A surface acoustic wave method for the evaluation of small fatigue crack initiated from a pit-type surface flaw is presented. In-situ ultrasonic experiments are performed for aluminum 2024-T3 alloy samples under the fatigue test. During the fatigue test, the surface acoustic wave reflection signal from the pit and crack is measured under different hold-stress levels. From the measured and predicted surface wave reflections the depths of fully and partially open cracks are determined and results are verified by comparing with SEM fractography The crack opening behavior of the fatigue crack is evaluated from the predicted effective crack depths. The method developed in this study can be applied to monitor and characterize crack initiation and propagation from pit-type surface flaws in the early stage of fatigue life.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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v.12
no.6
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pp.1350-1357
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1988
A computer software was developed for predictions of fatigue crack initiation life of notched members under variable loadings. The software was constructed based on a new fatigue life prediction method utilizing modified .epsilon.-N curves, which can account for the stress interaction effect. The effect of mean plastic strain on low-cycle fatigue life was also incorporated in the software. The software can be utilized for the first step approximation when fundamental data of material fatigue properties are not available.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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v.7
no.1
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pp.28-35
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1983
Quantitative analysis have been carried out on the micro-cracks on the surface and into the depth of unnotched smooth mild steel specimen under cyclic stains by rotating bending fatigue tests. Some of the results are; (1) Cracks initiate at the early stage of fatigue life N$_{I}$/ N$_{f}$=10 to 20%, and propagate during the rest of fatigue life. (2) Coalescence of highly crowded small fatigue cracks of random distribution seems to induce the final fracture at higher stress level. (3) The curves of crack initiation and the equal crack length on the graph of stress versus number of cycles are parallel to the S-N curve. (3) The curves of crack initiation and the equal crack length on the graph of stress versus number of cycles are parallel to the S-N curve. (4) The distributions of micro-surface crack length and depth show the composite Weibull distributions which are approximated to two straight lines separated by the value of transient region between stage I and stage II crack.k.k.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.41
no.9
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pp.853-860
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2017
To evaluate the effects of mode II on the crack initiation and propagation stages, the effects in the fatigue threshold region under a mixed-mode I+II loading state was experimentally investigated. In the case of mixed-mode I + II, during the crack initiation stage, as the loading application angle (${\theta}$) increased, cracks occurred in the lower load owing to the effects of mode II, while the crack propagation rate decreased. The effects of mode II were experimentally investigated in the crack propagation stage by means of multilevel loading direction variation. Following mixed-mode I+II ($0^{\circ}{\rightarrow}{\theta}{\rightarrow}60^{\circ}$), as the load application angle increased, the fatigue crack propagation rate decreased, as did the fatigue crack propagation rate, which occurred later. Following mixed-mode I + II in case of(${\theta}{\geq}75^{\circ}$), the fatigue crack propagation rate was found to increase, while the fatigue life decreased.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.25
no.2
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pp.264-274
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2001
An integrated fatigue strength assessment system was computerized. The system developed consists of 9 modules: user interface, cycle counting, load history construction, data searching, fatigue properties estimation, fatigue data analysis, true stress and strain analysis, expert system for crack initiation life prediction, fatigue crack initiation and propagation life prediction. Fatigue strength database also was included in this system. The fatigue expert system helps a beginner to predict a fatigue crack initiation life in fatigue strength assessment. The expert system module in this system is developed on the personal computer by using C language and UNiK, an expert system developing tool. To evaluate the system, the results of test under variable loading of SAE and failure data from a field were analyzed. The evaluation show that the system provided fatigue life prediction within 3-scatter band and gave reasonable predictions. To get more accurate predictions of fatigue life without fatigue properties, we recommend utilizing the system along with the fatigue strength database.
Reversed plane bending fatigue tests were conducted on SiC particle aluminum composite. The initiation and growth behaviors of small surface fatigue cracks were continuously monitored by the replica technique and investigated in detail. The fatigue life of MMC is shorter than that of matrix because there exists interface debonding of SiC particles and matrix on the whole face of the notch part in the casting metal matrix composite(MMC). The coalescence of micro-cracks was observed in the tests conducted at high stress levels. Due to the coalescence, a higher crack growth rate of small cracks rather than those of long cracks was recognized in da/dn-$K_{max}$ relationship.
In designing, the strength of tubular joint has been an important problem for integrity of steel structures in which many tubular members are used. This paper presents the results of FEM analysis on stress concentration and fatigue crack initiation life for two types of tubular joints. One is circular and rectangular T type joints which consist of circular brace and rectangular chord. Another is circular and circular T type joints which consist of circular brace and circular chord. FEM analyses were performed under the axial load and in-plane bending moment. The fatigue crack initiation life can be estimated by using $\varepsilon$-N curve and by applying the Palmgren-Miner linear damage rule. According to the results, the stress concentration factor(SCF) of circular and rectangular joints is higher than that of circular and circular joints. The fatigue crack initiation lives of circular-circular joints and circular-rectangular joints were calculated.
Rubio-Gonzalez, Carlos;Gomez-Rosas, G.;Ruiz, R.;Nait, M.;Amrouche, A.
Structural Engineering and Mechanics
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v.53
no.5
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pp.867-880
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2015
Mechanical fastening is still one of the main methods used for joining components. Different techniques have been applied to reduce the effect of stress concentration of notches like fastener holes. In this work we evaluate the feasibility of combining laser shock peening (LSP) and cold expansion to improve fatigue crack initiation and propagation of open hole specimens made of 6061-T6 aluminum alloy. LSP is a new and competitive technique for strengthening metals, and like cold expansion, induces a compressive residual stress field that improves fatigue, wear and corrosion resistance. For LSP treatment, a Q-switched Nd:YAG laser with infrared radiation was used. Residual stress distribution as a function of depth was determined by the contour method. Compact tension specimens with a hole at the notch tip were subjected to LSP process and cold expansion and then tested under cyclic loading with R=0.1 generating fatigue cracks on the hole surface. Fatigue crack initiation and growth is analyzed and associated with the residual stress distribution generated by both treatments. It is observed that both methods are complementary; cold expansion increases fatigue crack initiation life, while LSP reduces fatigue crack growth rate.
Rotary bending fatigue tests were carried out to investigate the fatigue behavior of high performance ductile cast iron experienced super rapid induction heat treatment. The effect of super rapid induction treatment on fatigue limit was experimentally examined with the special focus on the variation surface microstructure and the fatigue crack initiation and propagation through fractography. Main results obtained are as follows. By super rapid induction treatment in FCD500, the martensite structure obtained through conventional quenching heat treatment was confirmed on the specimen surface. The fatigue crack initiation in the hardened surface layer was restricted by the martensite structure and compressive residual stress. Thus, it could be interpreted that the initiation stress would be increased by the improvement of surface structure. The fatigue crack propagation in the hardened layer was retarded by the presence of the globular shape martensite around the graphite nodule and compressive residual stress. The crack propagation path has shown zigzag pattern in the hardened surface layer.
Ji, Jeong-Geun;Kim, Min-Geon;Kim, Jin-Hak;Kim, Jeong-Du
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.26
no.4
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pp.596-601
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2002
Rotary bending fatigue tests were carried out to investigate the fatigue characteristics of high performance ductile cast iron experienced super rapid induction treatment. The influence of super rapid induction treatment on fatigue limit was experimentally examined with the special focus on the variation of surface microstructure and the fatigue crack initiation and propagation through fractography. Main results obtained are as follows. By super rapid induction treatment in FCD500, the martensite structure obtained through conventional heat treatment was confirmed on the specimen surface. The fatigue crack initiation in the hardened surface layer was restricted by the martensite structure and compressive residual stress. Thus, it could be interpreted that the initiation stress would be increased by improved structure in the surface. The fatigue crack propagation in the hardened layer was retarded by the presence of the globular shape martensite around the graphite nodule and compressive residual stress and the crack propagation behavior has zigzag pattern in the hardened surface layer.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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