We propose the crack growth rate equation which will model fatigue crack growth rate behavior such that constant stress amplitude fatigue crack growth behavior can be predicted. Constant stress amplitude fatigue tests are conducted for four materials under three stress ratios of R=0.2, R=0.4 and R=0.6. Materials which have different mechanical properties i.e. stainless steel, low carbon steel, medium carbon steel and aluminum alloy are used. Through constant stress amplitude fatigue test by using unloading elastic compliance method, it is confirmed that crack closure is a close relationship with fatigue crack propagation. We describe simply fatigue crack propagation behavior as a function of the effective stress intensity factor range ($\Delta$$K_{eff}$=U .$\Delta$K) for all three regions (threshold region, stable region). The fatigue crack growth rate equation is given by da / dN=A($\Delta$$K_{eff}$$\Delta$$K_{o}$ )$^{m}$ / ($\Delta$$K_{eff}$$\Delta$K) Where, A and m are material constants, and $\Delta$$K_{o}$ is stress intensity factor range at low $\Delta$K region. $K_{cf}$ is critical fatigue stress intensity factor.actor.
Kim, Jong-Bong;Kim, Taek-Young;Kang, Se-Hyung;Kim, Ho-Kyung
Journal of the Korean Society of Safety
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v.29
no.3
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pp.1-7
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2014
In this study, for the evaluation of the static and fatigue joining strength of the joint, the geometry of the cross-tension specimen was adopted. The specimens were produced with optimal joining force and fatigue life of the clinch joint specimens was evaluated. The material selected for use in this study was cold rolled mild steel (SPCC) with a thickness of 0.8 mm. The maximum tensile load was 708 N for the specimen with single point. The fatigue endurance limit (=42.6 N) per point approached to 6% of the maximum tensile strength at a load ratio of 0.1, suggesting that the joints are vulnerable to cross-tension loading during fatigue. Compared to equivalent stress and maximum principal stress, the SWT fatigue parameter and equivalent strain can properly predict the current experimental fatigue life. The SWT parameter can be expressed as $SWT=2497.5N^{-0.552)_f$.
The purpose of this study was to define the effects of noise and background music on the trunk muscle fatigue during dynamic lifting and lowering tasks. Six healthy male subjects with no prior history of low back disorders participated in this study. The participants were exposed to two levels of background noise such as 40dB noise and 90dB noise and three levels of background music such as no music, slow music, and fast music. Six different combinations of background noise and background music were played while the participants were performing the lifting task at 15% level of Maximum Voluntary Contraction. Electromyography signals from six muscles were collected and fatigue levels were analyzed quantitatively. In results, the 90dB noise increased trunk muscle fatigue and slowed down the recovery. The trunk muscle fatigue was the lowest when the fast music was played for as background. After recovery, the 90dB noise increased trunk muscle fatigue. The trunk muscle fatigue was the lowest when the slow music was played for as background. The results can be useful to manage the cumulative fatigue of trunk muscles due to background noise and music during repetitive lifting and lowering tasks in industry.
Corrosion fatigue crack growth (FCG) behavior of 316LN stainless steel was investigated in high-temperature pressurized water at different temperatures, load ratios (R = Kmax/Kmin) and rise times (tR). The environmental assisted effect on FCG rate was observed when both the R and tR exceeded their critical values. The FCG rate showed a linear relation with stress intensity factor range (ΔK) in double logarithmic coordinate. The environmental assisted effect on FCG rate depended on the ΔK and quantitative relations were proposed. Possible mechanisms of environmental assisted FCG rate under different testing conditions are also discussed.
Mobile elevating work platforms (MEWPs) consist of a work platform, extending structure, and chassis, and are used to move persons to working positions. MEWPs are useful but are composed of pieces of equipment, and accidents do occur owing to equipment defects. Among these defects, accidents caused by the fracture of bolts fixed to the extension structure and swing system are increasing. This paper presents a failure analysis of the fixing bolts of MEWP. Standard procedure for failure analysis was employed in this investigation. Visual inspection, chemical analysis, tensile strength measurement, microstructural characterization, fractography analysis by Optical Microscope(OM) and Scanning Electron Microscopy(SEM), and finite element analysis (FEA) were used to analyze the failure of the fixing bolts. Using this failure analysis approach, we found the root cause of failure and proposed a means for solving this type of failure in the future. First, the chemical composition of the fixing bolt is obtained by a spectroscopy chemical analysis method, which determined that the chemical composition matched the required standard. The tensile test showed that the tensile and yield strengths were within the required capacity. The stress analysis was carried out at five different boom angles, and it was determined that the fixing bolt of MEWP can withstand the loads at all the boom angles. The outcomes of the fatigue analysis revealed that the fixing bolt fails before reaching the design requirements. The results of the fatigue analysis showed primarily that the failure of the fixing bolt was due to fatigue. A visual inspection of the fractured section of the fixing bolt also confirmed the fatigue failure. We propose a method to prevent failure of the fixing bolt of the MEWP from four different standpoints: the manufacturer, safety certification authority, safety inspection agency, and owner.
Proceedings of the Korea Concrete Institute Conference
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2002.05a
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pp.525-530
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2002
This study is peformed to propose the slab deck for the composite bridge with two girders. Considering the characteristics of the long span and the construction conditions in korea, a cast-in-place PSC deck was proposed for that bridge. To examine structural behaviors and safety of the proposed PSC deck, two real scale partitions of deck(12m$\times$3.2m) were tested under the fatigue loading. In the test, the failure mode and behaviors of each specimen, and the ultimate load carrying capacity of the two-girder-bridge deck were identified. Generally, the failure of concrete bridge deck is caused by the local punching shear stress resulting from the moving wheel load. Even though its ultimate flexural capacity is sufficiently larger than the demand, it could be failed by the punching shear fatigue. Therefore, the fatigue safety of the proposed PSC deck should be checked.
Recently, the actuator worked by the driving recovery-force of the thermo elastic martensitic transformation of shape memory alloys(SMA) has been studied. This paper presents a study on the fatigue life of shape memory alloy (SMA) actuators undergoing thermally induced martensitic phase transformation under various stress levels. shape memory recoverable stress and strain of Ti-44.5at.%Ni-8at.%Cu alloys were by means of constant temperature tensile tests. Differential scanning calorimetry (DSC) was employed in order to investigate the transformation characteristics of the alloy before the tests. the results were summarized as follows. The martensite inducing stress incerased with the increasing of the Cu-contents. The fatigue life decreased with the increasing of the test load and the Cu-content. The data acquired will be very useful during the design process of an SMA NiTiCu element as a functional part of an actuator.
Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers
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v.12
no.1
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pp.122-129
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2004
Finite element analysis was performed to analyze structural safety of a new heavy-duty direct injection diesel engine. A half section of the in-line 6-cylinder engine was selected as a computational domain. A mapping method was used to project heat transfer coefficients from CFD results of engine coolant flow onto the FE model. The accurate setting of thermal boundary condition on the FE model was expected to result in improved prediction of temperature, cylinder bore distortion, and stresses. Characteristics of high cycle fatigue were investigated by assuming the engine was operated under the following five loading conditions repeatedly; assembly force, assembly force with thermal loading, alternating maximum gas pressure loading at each cylinder combined with assembly force and thermal loading. Distribution of fatigue safety factor was calculated by using it Haigh diagram in which the maximum and the minimum stresses were selected from the five loading cases.
Lecca, Luigi I.;Fadda, Paolo;Fancello, Gianfranco;Medda, Andrea;Meloni, Michele
Safety and Health at Work
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v.13
no.2
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pp.148-154
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2022
Background: Bus driving is a mentally demanding activity that requires prolonged attention to ensure safety. The aim of the study was to assess mental fatigue caused by driving a public bus and to find a profile of workers at higher risk. Methods: We evaluated changes of critical flicker fusion (CFF) (index of central arousal) and heart rate variability (HRV) (index of autonomic balance) in a 6-hour driving shift on a real route, in 31 professional bus drivers, and we tested the influence of personal factors such as sleep quality, BMI, and age. Paired t-test was used to test differences of CFF and HRV between both initial and final phase of driving, while multiple linear regression tested the influence of personal variables on the indexes of mental fatigue. Results: Results showed that CFF significantly decreased after 6 hours of bus driving (41.91 Hz, sd 3.31 vs. 41.15 Hz, sd 3.15; p = 0.041), and heart rate significantly decreased in the final phase of driving, with respect to the initial phase (85 vs. 78 bpm, p = 0.027). Increasing age (beta = -0.729, p = 0.022), risk of obstructive sleep apnea syndrome (beta = -0.530, p = 0.04), and diurnal sleepiness (beta = -0.406, p = 0.017) showed a significant effect on influencing mental fatigue. Conclusion: Elderly drivers at higher risk of sleep disorders are more prone to mental fatigue, when exposed to driving activity. Monitoring indexes of central arousal and autonomic balance, coupled with the use of structured questionnaires can represent a useful strategy to detect profile of workers at higher risk of mental fatigue in such duty.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.39
no.1
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pp.11-17
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2015
High-density polyethylene (HDPE) piping, which has recently been applied to safety class III piping in nuclear power plants, can be butt-joined through the thermal fusion process, which heats two fused surfaces and then subject to axial pressure. The thermal fusion process generates bead shapes on the butt fusion. The stress concentrations caused by the bead shapes may reduce the fatigue lifetime. Thus, investigating the effect of the thermal butt fusion beads on fatigue behavior is necessary. This study examined the fatigue behavior of thermal butt fusion via a tensile fatigue test under stress-controlled conditions using finite element elastic stress analysis. Based on the results, the presence of thermal butt fusion beads was confirmed to reduce the fatigue lifetime in the low-cycle fatigue region while having a negligible effect in the medium- and high-cycle fatigue regions.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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