Damage often occurs on the surface of railway wheel by wheel-rail contact fatigue. It should be removed before reaching wheel failure, because wheel failure can cause derailment with loss of life and property. The increase or decrease of the contact fatigue life by the metal removal of the contact surface were shown by many researchers, but it has not explained precisely why fatigue life increases or decreases. In this study, the effect of metal removal depth on the contact fatigue life for railway wheel has been evaluated by applying finite element analysis. It has been revealed that the residual stress and the plastic flow are the main factors determining the fatigue life. Finally, the contact fatigue life according to metal removal has been estimated.
Service life prediction and evaluation of rubber components is the foundational technology necessary for securing the safety and reliability of the product and to ensure an optimum design. Even though the domestic industry has recognized the importance thereof, technology for a systematic design and analysis of the same has not yet been established. In order to develop this technology, identifying the fatigue damage parameters that affect service life is imperative. Most anti-vibration rubber components had been damaged by repeated load and aging. Hence, the evaluation of the fatigue characteristics is indispensable. Therefore, in this paper, we propose a method that can predict the service life of rubber components relatively accurately in a short period of time. This method works even in the initial designing stage. We followed the service life prediction procedure of the proposed rubber components. The weak part of the rubber and the maximum strain were analyzed using finite element analysis of the rubber bushing for the tracked vehicles. In order to predict the service life of the rubber components that were in storage for a certain period of time, the fatigue test was performed on the three-dimensional dumbbell specimen, based on the results obtained by the rubber material acceleration test. The service life formula of the rubber bushing for tracked vehicles was derived using both finite element analysis and the fatigue test. The service life of the rubber bushing for tracked vehicles was estimated to be about 1.7 million cycles at room temperature (initial stage) and about 400,000 cycles when kept in storage for 3 years. Through this paper, the service life for various rubber parts is expected be predicted and evaluated. This will contribute to improving the durability and reliability of rubber components.
항공기에 탑재된 레이더 장비는 무작위진동 환경에 장기간 노출되어, 설계 시 피로수명 예측이 중요한 요소로 고려된다. 피로수명을 예측하는 방법 중 주파수영역 피로해석 방법이 지속적으로 제안되고 있다. 본 논문은 많이 사용되는 4가지의 주파수영역 피로해석 방법을 선정하여, 시편 피로시험 결과와 비교하였다. Strain gage를 이용한 시편 피로시험을 통해 시간영역 피로해석과 주파수영역 피로해석 방법을 비교한 결과, Dirlik과 Benasciutti-Tovo방법이 주파수영역 피로해석법 중 시간영역 피로해석법과 잘 일치하였다. 시편 피로시험 결과를 토대로 Dirlik과 Benasciutti-Tovo방법과 유한요소모델을 이용하여 항공기 탑재 장비의 피로해석을 수행하였으며, 요구수명이 만족함을 확인하였다.
A global-local finite element modeling technique is employed in this paper to predict the fatigue life of radial truck tires. This paper assumes that a flaw exists inside the tire, in the local model. The local model uses an FEM fracture analysis in conjunction with a global-local technique in ABAQUS. A 3D finite element local model calculates the energy release rate at the belt edge. Using the analysis of the local model, a study of the energy release rate is performed in the crack region and used to determine the crack growth rate analysis. The result considers how different driving conditions contribute to the detrimental effects of belt separation in truck tire failure. The calculation of the total mileage on four sizes of radial truck tires has performed on the belt edge separation. The effect of the change of belt width design on the fatigue lifetime of tire belt separation is discussed.
Fatigue life prediction of pressure vessel is studied analytically using cumulative damage models and linear elastic fracture mechanics method. The stresses are analyzed by finite element method. During operation, the maximum stress occurs at the outside of neck region while fatigue analysis indicates that the bottom of nozzle part has the shortest fatigue life. Previously proposed fatigue life prediction equation and cumulative damage model are modified successfully by introducing reference fatigue modulus. It is found that the modified life prediction equation and damage model are useful for lower stress level application.
This paper presents the evaluation of fatigue life for a journal box attached to rolling stock bogie under random dynamic loading condition. Because a journal box was under random dynamic loading conditions, the fatigue life assessment due to these loads requires the analysis considering the multiaxial effect of random dynamic loading. To do this work, the finite element analysis has been conducted to calculate random dynamic response using multiaxial acceleration data. Then, the fatigue life assessment of component has been conducted using vibration fatigue analysis applying the power spectral densities of the responses obtained through the FEA The results of fatigue life assessment were compared to the damage from the strain measurement. This study shows that can be evaluated the fatigue life assessment considering real service condition about a component attached to rolling stock bogie.
In this paper, the fatigue behaviour of typical axisymmetric forward extrusion die is investigated and extrusion process is analyzed by the rigid-plastic finite element method and elasto-plastic finite element method. To approach the crack problem involving crack initiation and propagation in extrusion die, LEFM(Linear Elastic Fracture Mechanics) is introduced and singular element which models stress.strain singularity in the crack tip vincity has been used to obtain an accurate stress intensityu factor values and other results. Form the displacement around the crack tip the stress intensity factor and the effective stress intensity factor at the beginning of the die inlet radius has been calculated. Applying proper fatigue crack propagation criterion such as Paris/Erdogan fatigue law to this data the angle and direction of fatigue crack growth has been simulated and these are compared with some experimental results. Using the computed crack growth rate, fatigue life of the extrusion die has been evaluated.
The strength and fatigue life of Satin and Twill-woven CF/epoxy composite(CFRP) have been investigated. Damage mechanism fatigue method has been used to assess fatigue damage accumulation. It is based on measured residual stiffness and residual strength of carbon-fiber reinforced plastic(CFRP) laminates under cyclic loading. Fatigue damage evolution in composite laminates and predict fatigue life of the laminates were simulated by finite element analysis(FEA) method. The stress analysis was carried out in MSC patran/Nastran. A modified Hashin's failure criterion di rmfjapplied to predict the failure of the experimental data of fatigue life but a Ye-delamination criterion was ignored because of 2D modeling. Almost linear stiffness and strength degradation were observed during most of the fatigue process. These stress distribution data were adopted in the simulation to simulate fatigue behavior and estimate life of the laminates. From the results, the predicted fatigue life is more conservatively estimated than the experimental results.
The fatigue cracks initiate and propagate in the Armored Vehicle Launch Bridge (AVLB) components, especially like the splice doubler angle, splice plate, and bottom chord, due to the cyclic loading by repeated AVLB-launchings and tank-crossings. In this study, laboratory fatigue tests were conducted on six aluminum 2014-T6, four aluminum 7050-T76511, and four ASTM A36 steel compact-tension specimens to evaluate the crack growth behavior of the materials used for the components. The experimental results provide the relationship (Paris Law) between crack growth rate, da/dn, and stress intensity range, ${\Delta}K$, whose material dependent constants C and m can later be used in the life estimation of the components. Finite Element Method (FEM) was used to obtain the stress intensity factor, K, of the components with cracks. Because of the complexity of loading conditions and component geometry, several assumptions and simplifications are made in the FEM modeling. The FEM results, along with the results obtained from laboratory fatigue tests, are then utilized to estimate critical crack length and remaining life of the components.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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