During braking of railway vehicles the repetitive thermal shock leads to thermal cracks on disc surface, and the lifetime of brake disc is dependent on the number of trimming works for removing these thermal cracks. Many tries for development of high heat resistant brake disc to extend the disc life and to warrant reliable braking performance has been continued. In present study, we carry out the computational fatigue analysis for thermal fatigue test in three candidate materials which were made to develop new high heat resistant material. Using FEM, we simulate thermal fatigue test in three candidate materials and conventional disc material. We then estimate the number of cycle to thermal crack initiation based on data from mechanical fatigue tests, and the results are compared with each material. For each material, the correction factor for $N_{f-40}$ which is the number of cycles when crack over $40{\mu}m$ was observed in thermal fatigue test is decided. From this study, we can verify the performance of thermal fatigue test system and suggest a qualitatively comparative method for heat resistance by FEM analysis of thermal shocking phenomenon.
Proceedings of the Korea Concrete Institute Conference
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2005.11a
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pp.37-40
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2005
Reinforced dual concrete beam (RDC beam) is the reformed system that improves the overall structural properties of beam by partially applying high performance steel fiber reinforced concrete (HPSFRC) in the lower tension part of conventional reinforced concrete beam (RC beam). Fatigue test was done to prove the structural superiority of RDC beam. As a result of fatigue test, the deflection of RDC beam was decreased obviously and the slope of number of cycle-deflection relation curve of RDC beam was increased gently in comparison with RC beam.
Kim, Jong Bum;Hwang, Soo-Kyung;Kim, Bum Joon;Lee, Jong Hoon;Park, Chang Gyu;Lee, Hyeong Yeon;Kim, Moon Ki;Lim, Byeong Soo
Korean Journal of Metals and Materials
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v.50
no.4
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pp.271-279
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2012
9-12% Cr steels have been used in thermal power plants which repeat start and stop operations. Major factors of fatigue life are temperature, frequency, stress ratio, holding time, microstructure, and environment. Normally, fatigue life decreases at high temperature, low frequency, high stress ratio, and long holding time conditions. A Mod.9Cr-1Mo steel, called G91, was developed at ORNL (Oak Ridge National Laboratory, USA) and was adopted as a high-temperature structural material in the ASME Code in 2004. However, its low-cycle fatigue and fatigue crack growth characteristics have been rarely studied. In this work, we have investigated the low-cycle fatigue crack growth behaviors of G91 steel under various test conditions in terms of temperature and stress ratio. As temperature and stress ratio increase, the crack growth rate becomes faster and striation distance also increases. On the other hand, the number of branch cracks decreases.
Lee, Joo Hong;Kang, Bo Sik;Yu, Hyun Seok;Lee, Ji Man;Cho, Hae Yong
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.40
no.8
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pp.759-765
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2016
The PTO (Power Take-Off) shaft for aircraft, with welded construction using multiple thin membranes, was developed in the 1950s to improve the elasticity of the part. As it is lightweight, stable at high speeds, and has good flexibility, it is used in most of the fighter aircraft. It connects the AMAD (aircraft mounted accessory drive) gearbox with the EMAD (engine mounted accessory drive) gearbox and transmits the rotational power between them. It operates in the high speed range of 10,000-18,000 rpm. In this study, the safety of the PTO shaft made of Ti alloy was investigated using finite element analysis, and the ability to transmit power was demonstrated through a high-cycle fatigue test conducted in a laboratory. Further, the life of the ball joints of the aircraft under high-cycle fatigue test conditions was predicted, and the wear characteristics were analyzed.
In this study, the numerical analysis model for fatigue life prediction of welded structures are presented. In order to evaluate the structural degradation of welded structures due to fatigue loading, continuum damage mechanics approach is applied. Damage evolution equation of welded structures under arbitrary fatigue loading is constructed as a unified plasticity-damage theory. Moreover, by integration of damage evolution equation regarding to stress amplitude and number of cycles, the simplified fatigue life prediction model is derived. The proposed model is compared with fatigue test results of T-joint welded structures to obtain its validation and usefulness. It is confirmed that the predicted fatigue life of T-joint welded structures are coincided well with the fatigue test results.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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v.14
no.5
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pp.1349-1355
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1990
By examining the fatigue deformation properties of 12% Cr rotor steel which has been proved to have high fatigue and creep rupture strength around 600deg. C, authors reviewed major fatigue life prediction models such as Manson, Langer and Morrow equations, and following results were obtained. (1) A simple life prediction model for 12% Cr rotor steel was obtained as follows : DELTA..epsilon.$_{t}$ =2.18+.sigma.$_{u}$ /E+ $N^{-0.065}$+ $e^{0.6}$$N^{-0.025}$ This equation shows that fatigue life, N, can be easily determined when total strain range, DELTA..epsilon.$_{t}$ and ultimate tensile strength, .sigma.$_{u}$ are known by simple tension test on the given test conditions. (2) Life prediction equation with equivalent maximum stress, DELTA..sigma./2, corresponding maximum strain in one cycle at room temperature is as follows: DELTA..sigma./w=-7.01logN+96.69+96.69
Hastelloy X in this study was applied in jet engine F-15 air fighter as shroud to isolate the engine from outer skin. After 15 years operation at elevated temperature the mechanical properties decreased gradually due to the precipitation of continues second phases in the grain boundaries and precipitated inside the grain. The crack happened at the edge of the shroud due to the thermal and mechanical stress from jet engine. Selective TEM analysis found that the grain boundaries consist of $M_{23}C_6$ carbide, $M_6$ Ccarbide and small percentage of sigma(${\sigma}$) phase. Furthermore, it was confirmed the nano size of ${\sigma}$ and miu (${\mu}$) phase inside the grain. In this study, it was investigated the microstructure of the degraded shroud component and HAZ of repair welded shroud. In the HAZ, it was observed the dissolution of the $M_{23}C_6$ carbides and smaller precipitates, the migration of the undissolved larger $M_{23}C_6$ carbide and $M_6$ Ccarbide. It is also observed the liquation due to the simply melt of the segregated precipitates in the grain boundaries. Interestingly, the segregated second phases which simply melt in the grain boundaries more easily happened at higher heat input welding condition. High temperature tensile test was done at $300^{\circ}C$, $700^{\circ}C$ and $900^{\circ}C$. It was obtained that the toughness of welded sample is lower compare to the non-welded sample. The solution heat treatment at $1170^{\circ}C$ for 5 minutes was suggested to obtain a better mechanical properties of the shroud. The high cycle fatigue number of the repair welded shroud shows a much lower compare to the shroud. In addition, the high cycle fatigue number at room temperature after solution heat treatment was almost double compare to the before solution heat treatment under 420-500MPa stress amplitude. However, the high cycle fatigue number of repaired welded sample was shown a much lower compare to the non- welded shroud and solution treated shroud. One of the main reasons to decrease the tensile strength and the high cycle fatigue properties of the repair welded shroud is the formation of the liquid phase in HAZ.
The present study was aimed to investigate the dependence of fatigue property on microporosity variation of low-pressure die-cast (LPDC) A356 alloy. The fatigue property of A356 alloy was evaluated through high cycle fatigue test, and the microporosity-terms used were the fractographic porosity measured from SEM observation on fractured surface and the volumetric porosity obtained through the density measurement using Archimedes's principle. The number of cycles to failure of A356 alloys depends obviously upon the variation of fractographic porosity, and can describe in terms of the defect susceptibility which depends on the microporosity variation at a given value of stress amplitude. The modified Basquin's equation was suggested through the combination of microporosity variation and static maximum tensile stress to fatigue strength coefficient. Using modified Basquin's equation, it could suggest that the maximum values of fatigue strength coefficient and exponent achievable in defect-free condition of A356 alloy are 265 MPa, -0.07, respectively.
Henderson, David J.;Ginger, John D.;Morrison, Murray J.;Kopp, Gregory A.
Wind and Structures
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v.12
no.4
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pp.383-400
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2009
Low rise building roofs can be subjected to large fluctuating pressures during a tropical cyclone resulting in fatigue failure of cladding. Following the damage to housing in Tropical Cyclone Tracy in Darwin, Australia, the Darwin Area Building Manual (DABM) cyclic loading test criteria, that loaded the cladding for 10000 cycles oscillating from zero to a permissible stress design pressure, and the Experimental Building Station TR440 test of 10200 load cycles which increased in steps to the permissible stress design pressure, were developed for assessing building elements susceptible to low cycle fatigue failure. Recently the 'Low-High-Low' (L-H-L) cyclic test for metal roofing was introduced into the Building Code of Australia (2007). Following advances in wind tunnel data acquisition and full-scale wind loading simulators, this paper presents a comparison of wind-induced cladding damage, from a "design" cyclone proposed by Jancauskas, et al. (1994), with current test criteria developed by Mahendran (1995). Wind tunnel data were used to generate the external and net pressure time histories on the roof of a low-rise building during the passage of the "design" cyclone. The peak pressures generated at the windward roof corner for a tributary area representative of a cladding fastener are underestimated by the Australian/New Zealand Wind Actions Standard. The "design" cyclone, with increasing and decreasing wind speeds combined with changes in wind direction, generated increasing then decreasing pressures in a manner similar to that specified in the L-H-L test. However, the L-H-L test underestimated the magnitude and number of large load cycles, but overestimated the number of cycles in the mid ranges. Cladding elements subjected to the L-H-L test showed greater fatigue damage than when experiencing a five hour "design" cyclone containing higher peak pressures. It is evident that the increased fatigue damage was due to the L-H-L test having a large number of load cycles cycling from zero load (R=0) in contrast to that produced during the cyclone.
Kim, Kyung-Su;Kim, Ki-Sung;Kwon, Jung-Min;Park, Seong-Mo;Kim, Beom-Il
Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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v.43
no.2
s.146
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pp.213-219
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2006
Low cycle fatigue cracks are mainly detected at discontinuous welded locations with high stresses under repeated cyclic static loads due to cargo leading and unloading. Theoretical and analytical methods have been used for evaluation of local stress and strain which have an effect on a prediction of fatigue life, but those have difficulties of considering stress concentration at notched location and complicated material behavior of welded joint or heat affected zone. Electronic speckle pattern interferometry(ESPI) system is nondestructive and non-contact measurement system which can get the relatively accurate full field strain at critical positions such as welded zone and structural discontinuous location. In this study, local strain was measured on welded cruciform joint by ESPI system and then low cycle fatigue test was performed. Effect of local strain on low cycle fatigue life was examined by measured values using ESPI system. Moreover, experimental fatigue life was compared with established S-N curves using theoretical local strain and stress calculated by Neuber's rule.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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