• 제목/요약/키워드: Fatigue Crack Propagation Behavior

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3차원 피로균열 진전해석을 통한 면외거셋 용접이음의 피로수명 평가 (Assessment of Fatigue Life of Out-Of-Plane Gusset Welded Joints using 3D Crack Propagation Analysis)

  • 정영수;카이누마 시게노부;안진희;이원홍
    • 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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    • 제22권1호
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    • pp.129-136
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    • 2018
  • 대형 용접 구조물에 대한 피로설계 수명의 예측은 일반적으로 Palmgren Miner과 등가손상도 방법 또는 선형누적손상도 방법을 사용한다. 또한 용접 구조물에서 피로 균열이 발생되면 잔존 수명은 S-N 곡선과 선형 파괴역학에 기초하여 예측되고 있다. 본 연구에서는 면외거셋 용접이음의 3차원 피로균열 진전거동과 피로수명을 예측하기 위하여 피로 시험을 실시하였다. 면외거셋 용접이음의 3차원 피로균열진전해석은 NX NASTRAN 및 FRANC3D를 이용하여 유한요소 해석을 실시하였다. 면외거셋 용접이음의 균열 형상비, 초기균열 크기 및 응력비에 미치는 영향을 검토하기 위하여 피로균열진전 해석을 실시하였다. 또한 초기균열크기, 균열 형상비와 응력비의 변화에 따른 3차원 피로균열진전 해석 결과와 피로시험결과를 비교하였다. 피로균열진전 해석결과, 피로균열 진전속도와 응력확대계수와의 관계에서 피로시험과 유사하게 나타남을 확인하였으며, 면외거셋 용접이음의 피로수명을 추정할 수 있음을 확인하였다.

SS304와 SS316의 평면응력 파괴인성치 측정과 피로 균열 전파에 대한 실험적 연구 (Experimental Study on Plane Stress Fracture Toughness and Fatigue Crack Propagation of SS304 and SS316)

  • 이억섭;한유상;유승석
    • 대한조선학회논문집
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    • 제34권3호
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    • pp.61-69
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    • 1997
  • CT 시험편을 사용하여 평면응력 파괴인성치를 산정하는 간단하고 새로운 방법론을 제안하였다. 평면응력 조건하의 균열선단에서 발생하는 좌굴을 방지하는 판을 부착하여 SS304와 SS316의 평면응력 파괴인성치를 정확하게 결정하였다. SS304와 SS316의 피로균열 전파거동이 피로하중 주파수에 미치는 영향을 영상해석법(LAT)을 사용하여 규명하였다.

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SUS 304鋼 의 크리이프 溫度領域 에 관한 時間依存型 및 사이클依存型 疲勞크랙 傳播 의 遷移 (Transition from Cycle-Dependent to Time-Dependent Fatigue Crack Propagation at Creep Temperature of SUS 304 Steel)

  • 유헌일;주원식
    • 대한기계학회논문집
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    • 제9권5호
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    • pp.539-547
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    • 1985
  • 본 논문에서는 이상과 같은 연구현상을 배경으로 응력비 R.geq.0인 사인응력파 에서도 사이클의존형 크랙전파가 공존하는가, 공존한다면 그 전이를 결정짓는 조건을 구하기 위해, 대표적인 고온용 재료인 SUS 304강을 이용하여 온도 650.deg. C, 대기중에서 반복속도 .nu., 응력비 R, 응력레벨 .sigma.$_{maxo}$등의 실험조건을 바꾸어 고온저사이클 피로실험을 하였다. 또 이 현상의 기초과정을 이해하는데 도움을 주기 위하여 파면 관찰을 행하였다.

6061알루미늄의 피로 균열 성장과 관통에 따른 탄성파의 응력비 영향 (Influence of Stress Ratio of Elastic Waves Generated by Fatigue Crack Growth and Penetration in 6061 Aluminum Plates)

  • 안석환;김진욱;남기우
    • 대한기계학회논문집A
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    • 제29권6호
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    • pp.822-827
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    • 2005
  • The characteristics of elastic waves emanating from crack initiation and propagation in 6061 aluminum alloy subjected to fatigue loading with different stress ratio was investigated. The objective of this study is to determine the properties of the signals generated from each stage of fatigue crack growth. AS a crack propagates, substantial elastic wave occurred just prior to penetration. Then it decreased and the crack penetrated. The waveforms and their power spectra were found to be dependent on the different stress ratio associated with the signals. It is determined that high-frequency signal $0.5{\sim}0.75$ MHz is most likely emitted during crack propagation at peak load of fatigue cycle which release the highest energy. It is determined that 0.3 MHz is closely related to crack closure effect. The frequency peaks below 0.25 MHz may be attributed to fretting or hydraulic noise.

微小圓孔材의 疲勞크랙擧動 과 페라이트 結晶粒度 (Behavior of Fatigue Crack around Micro-Hole and Ferrite Grain Size)

  • 송삼홍;오환섭
    • 대한기계학회논문집
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    • 제9권4호
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    • pp.421-429
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    • 1985
  • 본 연구에서는 결함에서 발생전파하는 피로크랙거동과 결정입대소와의 관계를 검토하기 위하여, 페라이트 결정입을 열처리에 의하여 변화시킨 재료에, 우선 .PHI.0.3mm 의 미소원공을 가공한 시험편을 준비하고, 피로한도거동, 피로크랙발생거동, 피로크랙 전파거동, 응력레벨의 고저에 따른 피로크랙의 발생, 전파거동등과 페라이트 결정입의 대소와의 관계등을 금속현미경 관찰을 토대로 상세히 고찰하였다.

저온 압력용기용 강의 피로파괴에 미치는 온도의 영향 (The Effect of Temperature on Fatigue Fracture in Pressure Vessel Steel at Low Temperature)

  • 박경동;하경준
    • 한국해양공학회:학술대회논문집
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    • 한국해양공학회 2002년도 추계학술대회 논문집
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    • pp.359-365
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    • 2002
  • The fatigue crack growth behavior of the SA516/60 steel which is used for pressure vessels was examined experimentally at room temperature $25^{\circ}C,\;-30^{\circ}C,\;-60^{\circ}C,\;-80^{\circ}C,\;-100^{\circ}C$ and $-120^{\circ}C$ with stress ratio of R=0.05, 0.1 and 0.3. Fatigue crack propagation rate da/dN related with stress intensity factor range ${\Delta}K$ was influenced by stress ratio in stable of fatigue crack growth (Region II) with an increase in ${\Delta}K$. The resistance of fatigue crack growth at low temperature is higher compared with that at room temperature, which is attributed to tile extent of plasticity-induced by compressive residual stress according to the cyclic loads. Fractographic examinations reveal that the differences of the fatigue crack growth characteristics between room and low temperatures are mainly explained by the crack closure and the strengthening due to the plasticity induced and roughness induced.

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레일강의 샬피거동 및 피로균열 성장거동에 관한 파괴역학적 고찰 (Fracture Mechanical Study on the Charpy V-notch and Fatigue Crack Propagation 8ehavior of Rail Steels)

  • 김성훈
    • 대한토목학회논문집
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    • 제14권6호
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    • pp.1319-1327
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    • 1994
  • 레일강에 있어서 피로균열은 레일의 파괴와 그에 따른 열차탈선의 근본적인 요인으로서 실험실시험의 분석 결과에 의한 피로거동 및 파괴특성의 정량적 평가는 피로수명 추정 및 안전조사 주기설정의 기본이 된다. 따라서 본 연구에서는 살피충격시험의 결과로부터 레일강의 샬피거동 및 파괴인성거동을 평가하고 일정진폭하중하에서 피로시험의 분석 결과로부터 피로균열성장거동에 미치는 균열의 방향성, 온도, 그리고 응력비 R의 효과를 파괴역학적 수법을 도입하여 평가하였다.

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단일과대하중에 의한 피로균열전파의 지연거동 (Retardation of Fatigue Crack Propagation by Single Overloading)

  • 김상철;함경춘;강동명
    • 한국안전학회지
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    • 제7권1호
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    • pp.20-29
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    • 1992
  • Effects of strain hardening exponents on the retardation behavior of fatigue crack propagation are experimentally investigated. The retardation of fatigue crack propagation seems to be induced by the crack closure at crack tip. The phenomenon of crack closure becomes remarkable with the increment of strain hardening exponent and magnitude of percent peak load. The ratio of crack growth increment(a$\_$d//w$\_$d/) is influenced by a single overloading (a$\_$d/) and estimated plastic zone size (W$\_$d/=2r$\_$y/) is increased according with the increasing of strain ha.dening exponents. The number of retarded crack growth cycles were (N$\_$d/) decreased as the baseline stress intensity factor .ange( K$\_$b/) was increased. Within the limitation of these experimental results obtained under the single overload, an empirical relation between crack retardation ratio (Nd/N*), strain hardening exponent (n) and percent peak load (%PL) has been proposed as; Nd/N*= exp [PL $.$ PL$.$A(n)+B(n) ] where, A(n)=${\alpha}$n+${\beta}$, B(n)=${\gamma}$n+$\delta$, PL=%PL/100 and ${\alpha}$=0.78, ${\beta}$=0.54, ${\gamma}$=0.58 and $\delta$=-0.01, It is interesting to note that all these constants are identical for materials such as aluminum(A3203), steel(S4SC), steel(SS41) and stainless steel(SUS316) used in this experimental study.

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ATOS 55강의 열처리 온도와 두께 변화에 따른 피로균열성장거동에 관한 연구 (A Study on the Fatigue Crack Propagation Behavior by the Variation of Heat Treatment Temperature and Thickness in ATOS 55 Steel)

  • 오환교
    • 한국안전학회지
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    • 제12권4호
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    • pp.15-20
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    • 1997
  • This study is to investigate the behavior of fatigue crack growth with ATOS 55 steel which can be applied to the commercial car Dump Frame. It is to obtain the material coefficients after tensile and fatigue crack growth test with the variation of thickness or heat treatment. Also, that is proved the Pari's law by experiment. The summarized results are as follows ; 1) Increasing thickness, tensile and yield strength measured highly regardless to heat treatment and measured lowly as variation of heat treatment temperature. 2) Specimen of thickness 8.0㎜ measured the faster of crack growth rate than another thickness according to the results of experiment. It was the different of stress conditions in crack tip. 3) It was found that the experimental constant m was range of 2∼5 to the relationship between fatigue crack growth rate and stress intensity factor range. Also, it was to prove the Paris's law by the experiment.

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강소성법을 이용한 미세립 Al-5083 합금의 피로균열전파 거동 (Fatigue Crack Propagation Behavior of Fine Grained Al-5083 Alloy Produced by Severe Plastic Deformation)

  • 김호경;양경탁;김현준
    • 한국안전학회지
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    • 제22권2호
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    • pp.15-21
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    • 2007
  • Fine grained Al-5083 alloy produced by equal channel angular pressing (ECAP) at $120^{\circ}C$ was tested for investigating mechanical properties and crack growth propagation behavior. Also, FEM stress and strain analysis for the samples during ECAP were investigated, using a plastic deformation analysis software DEFORM 2-D. Coarse grained as-received samples exhibited UTS of 255.6MPa with a elongation to failure of 34.4%. By contrast, the ECAPed fine grained samples exhibited UTS of 362.0MPa with a elongation to failure of 12.9%. Fatigue crack growth resistance and threshold of fine grained samples were lower than that of as-received coarse grained samples. The higher fatigue crack growth rate in the fine grained ECAPed samples may partially arise from small roughness closure effect due to smoother fracture surfaces.