The lightness of components required in automobile and machinery industry is requiring high strength of components. In particular, manufacturing process and new materials development for solving the fatigue fracture problem attendant upon high strength of suspension of automobile are actively advanced. In this paper, the effect of compressive residual stress of spring steel(JISG SUP-9) by shot-peening on fatigue crack growth characteristics in high temperatures($100^{\circ}C,\;150^{\circ}C,\;180^{\circ}C$) was investigated with considering fracture mechanics. So, we can obtain followings. (1) Compressive residual stress is decreased in high temperature, that is, with increasing temperature. (2) The effect of compressive residual stress on fatigue crack growth behavior in high temperature is increased below ${\Delta}K=17{\sim}19MPa\sqrt{m}$. The fatigue crack growth rate is increased with increasing temperature. The fatigue life is decreased with increasing temperature. (3) The dependence of temperature and compressive residual stress on the parameters C and m in Paris' law formed the formulas such as equations (3),(4),(5),(6),(7),(8),(9),(10). (4) It was investigated by SEM that the constraint of compress residual stress for plastic zone of fatigue crack tip was decreased in high temperature as compared with room temperature.
The high temperature fatigue tests were performed using the specimens taken from Cr-Mo-V steel, widely used as thermal power plant turbine materials for examination fatigue behavior of materials in power plants which have been operated for long periods. The fatigue tests at high temperature were performed at the various temperature and applied stress. The results obtained are summarized as follows : The fatigue crack length increases and the fatigue life decreases with temperature and applied stress according to the same number of stress cycle. The fatigue crack propagation and the fatigue life were much influenced by temperature and applied stress.
Fatigue crack growth behavior of inclined cracked Al 6061-T6 thick aluminum plate(6mm) repaired with the bonded composite patch was studied. A 0°inclined crack bonded reinforced composite patch and 15°, 30°, 45°, 60°inclined crack plates were tested. The effect of patch and inclined angle were studied and compared to each other. Also we investigated to the crack propagation direction and debonding behavior during the fatigue crack growth test. In this paper. a study was con(ducted to get an fatigue life, fatigue crack growth ratio and crack growth direction. Finally, the effectiveness of composite patch on inclined cracked plate was investigated. The results demonstrated thats there was a definite variation in fatigue life and fatigue crack growth behavior depending on the inclined crack angle.
Because of the existence of stress interaction field made by other defects and propagating cracks, the structure may be weakened. Therefore in this study, the crack behavior in the interaction field made by two different cracks is studied experimentally. In the experiment, vertical distance between two cracks and applied stress are varied to make different stress interacted field. In addition, the effect of plastic zone is used to examine crack propagation path and rate. Three types of crack propagation in the interacted field were found, and crack propagating path and rate of two cracks were significantly changed according to different applied stress as each crack propagates. And the results are attributed to the effect of the size and shape of the plastic zone.
International Journal of Precision Engineering and Manufacturing
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제7권3호
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pp.30-34
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2006
We investigated fatigue crack growth behavior in laser-welded sheet metal caused by a single applied overload The fatigue specimens were made using butt jointed cold rolled sheet metal that was welded with a $CO_2$ laser, The effects of the specimen thickness and overload ratio were determined from fatigue crack propagation tests, These tests were performed in such a way that the fatigue loading was aligned parallel to the weld line while the crack propagated perpendicular to the weld line, Overload ratios of 1.0, 1.5, and 2. 0 were applied near the tip of the fatigue crack at points located 6, 4, and 2 mm from the weld line. The specimens were either 0.9 or 2.0 mm thick. The size of the plastic zone at the crack tip due to the single applied overload was also determined using finite element analysis.
Fatigue crack initiation and propagation behavior under cyclic biaxial loading has been investigated using thin-walled tubular specimen with a hole. Two types of biaxial loading system, i.e. cyclic tensile loading with super-imposed static torsional load and cyclic torsional loading with superimposed static tensile load, with various values of the biaxial loading ratio, $\tau$ s/ $\sigma$ max (or $\tau$ max/ $\sigma$s) were employed. Fatigue tests show that fatigue crack near the hole initiates and propagates at 900 and 450 direction to the longitudinal direction of the specimen under cyclic tensile and torsion loading with static biaxial stress, respectively, and the static biaxial stress doesn't have any great influence on fatigue crack initiation and growth direction. Stress analysis near the hole of the specimen shows that the crack around the hole initiates along the plane of maximum tangential stress range. Fatigue crack growth rates were evaluated as functions of equivalent stress intensity factor range, strain energy density factor range and crack tip opening displacement vector, respectively. It is shown that the biaxial mode fatigue crack growth rates can be relatively consistently predicted with these cyclic parameters.
The fatigue crack growth behavior of the SA516/70 steel which is used for pressure vessels was examined experimentally at room temperature, $-60^{\circ}C$,$-80^{\circ}C$ and $-100^{\circ}C$ 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 the 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.
한국마린엔지니어링학회 2001년도 추계학술대회 논문집(Proceeding of the KOSME 2001 Autumn Annual Meeting)
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pp.80-87
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2001
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 -l2$0^{\circ}C$ with stress ratio of R=0.05, 0.1 and 0.3. Fatigue crack propagation rate da/dN related with stress intensity factor range ΔK was influenced by stress ratio in stable of fatigue crack growth (Region II) with an increase in ΔK. The resistance of fatigue crack growth at low temperature is higher compared with that at room temperature, which is attributed to the 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.
Surface defects in structural members are apt to be origins of fatigue cracks growth, which may cause serious failure of whole structures. Most structure has a part where stress concentrates such as welded joints, corner parts, etc. And then, analysis on crack growth and penetration from these defects, therefore, is one of the most important subjects for the reliability of LBB design. The present paper has performed an experimental and analysis on the fatigue crack propagation by variety in crack length of surface cracked plate with stress concentration part. The crack growth behavior can be explained quantitatively by using Newman-Raju equation and the stress partitioning method proposed by ASME B&P Code Sec. XI. The stress concentration factor $K_t$ has affected on the crack growth. The crack growth after penetration depends upon the initial front side crack length.
Large sized marine structures are used under corrosion environment of seawater and applied by severe service loading such as an ocean current, a billow and a tempest. Marine structures are usually constructed by lots of thick wall steel pipes joining welded joints. The thickness of such as steel pipes is usually more than 40mm. The such as steels are called "Thermo-Mechanical Control Process steel (TMCP steel)" strengthened by a heat treatment in process of steel manufactures. The failure, especially crack initiation, of marine structures was starting at weld joints under service condition. Then they should be designed by basis of the fatigue strength under seawater corrosion environment of weld joints. To clarity the fatigue crack initiation behavior is important more than to clarify the crack propagation behavior on the strength design of marine structures, because it is very difficult to find out the crack initiation and propagation phenomena and then even if it will be able to find out, it is considered that the refit of the damaged parts of welded joints have a technical difficulty under the sea. Therefore, it is most important to clarify the corrosion fatigue crack initiation behavior under the seawater condition. But, there is one big difficulty to make a test for thick plate specimen, for example thicker than 40mm. Because, it is need large capacity loading apparatus to test such as thick plate specimen. In this research, the new configuration specimen for fatigue crack initiation tests was proposed. Using this new specimen, it is easy to carry out the fatigue clack initiation tests with relatively low cyclic loading and to observe a fatigue crack initiation behavior.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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