Huang, Zhiyong;Wang, Qingyuan;Wagner, Daniele;Bathias, Claude
Steel and Composite Structures
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v.17
no.2
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pp.185-198
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2014
Carbon-manganese steel A42 (French standards) is used in steam generator pipes of nuclear center and subject to low cycle fatigue (LCF) loads. In order to obtain the material LCF behavior, the tests are implemented in a hydraulic fatigue machine. The LCF plastic deformation and cyclic stress in macroscope have been influenced by the accumulated low cycle fatigue damage. The constitutive kinematic and isotropic hardening modeling is modified with coupling fatigue damage to describe the fatigue behavior. The improved model seems to be good agreement with the test results.
This paper presents a comprehensive integrity assessment of welded structural components, including uniform high- and low-cycle fatigue assessment of welded plate joints and fatigue-induced fracture assessment of welded plate joints. This study reports a series of fatigue and fracture tests of welded plate joints under three-point bending. To unify the assessment protocol for high- and low-cycle fatigue of welded plate joints, this study develops a numerical damage assessment framework for both high- and low-cycle fatigue. The calibrated damage material parameters are validated through the smooth coupon specimens. The proposed damage-based fatigue assessment approach describes, with reasonable accuracy, the total fatigue life of welded plate joints under high- and low-cycle fatigue actions. Subsequently, the study performs a tearing assessment on the ductile crack extension of the fatigue-induced crack. The tearing assessment diagram derives from the load-deformation curve of a single-edge notched bend, SE(B) specimen and successfully predicts the load-crack extension relation for the reported welded plate joints during the stable tearing process.
This paper presents a new efficient approach to estimate the S-N type fatigue life assessment curve for S550 high strength steels under low-cycle actions at -60℃. The proposed approach combines a single set of monotonic tension test and one set of fatigue tests to determine the key material damage parameters in the continuum damage mechanics framework. The experimental program in this study examines both the material response under low-cycle actions. The microstructural mechanisms revealed by the Scanning Electron Microscopy (SEM) at the low temperature, furthermore, characterizes the effect due to different strain ratios and low temperature on the low-cycle fatigue life of S550 steels. Anchored on the experimental results, this study validates the S-N curve determined from the proposed approach. The S-N type curve determined from one set of fatigue tests and one set of monotonic tension tests estimates the fatigue life of all specimens under different strain ratios satisfactorily.
Reduced activation ferritic/martensitic steels are recognized as the primary candidate structural materials for fusion blanket systems. Welding is an inevitable for breeding blanket for pressure tightness and radioisotope confinement. Especially, TIG welding was chosen for sealing because it has the largest gap allowance compared to the other welding methods, and its properties are controllable by feed wire and welding conditions. In this study, the low cycle fatigue test using two-type gage such as extensometer and strain gage was applied to the TIG welded joint of F82H steel, for evaluating fatigue damage accumulation behavior of the HAZs. As the result, the over-tempered HAZ have shown a higher fatigue damage accumulation compared with other materials at all the testing conditions.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.23
no.11
s.170
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pp.1970-1981
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1999
The low-cycle fatigue behaviour of a SiC-particulate-reinforced Al-Si cast alloy with two different volume fractions has been investigated from a series of strain-control led fatigue tests with zero and nonzero tensile mean strains. The composites including the unreinforced matrix alloy, exhibited cyclic hardening behaviour, with more pronounced strain-hardening for the composites with a higher volume fraction of the SiC particles. For the tensile mean strain tests, the initial high tensile mean stress relaxed to zero for the ductile Al-Si alloy, resulting in no influence of the tensile mean strain on the fatigue life of the matrix alloy. However, tensile mean strain for the composite caused tensile mean stresses and reduced fatigue life. The pronounced effects of mean strain on the low-cycle fatigue life of the composite compared to the unreinforced matrix alloy were attributed to the initial large prestrain and non-relaxing high tensile mean stress in the composite with very limited ductility and Cyclic plasticity. Fatigue damage parameter using strain energy, density efficiently accounted for the mean stress effects. Predicted fatigue life using the damage parameter correlated fairly well with the experimental life within a factor of 3. Also, the fatigue damage parameter indicated the inferior life in the low-cycle regime and superior life in the high-cycle regime for the composite, compared to the unreinforced matrix alloy.
In this study, extremely low cycle fatigue tests were carried out under push-pull loading conditions using graphite cast iron (GCD). In order to clarify the fatigue fracture mechanism of GCD in an extremely low cycle fatigue regime successive observations of internal fatigue damage were performed. The results obtained are as follows. (1) The process of extremely low cycle fatigue can be classified into three stages which are composed of the generation, growth and coalescence of microvoids inside materials. (2) In an extremely low cycle fatigue regime, microvoids originate from debonding of graphite-matrix interface.
A seismic damaged bridge may be hit again by a strong aftershock or another earthquake in a short interval before the repair work has been done. However, discussions about the impact of the unrepaired damages on the residual earthquake resistance of a steel bridge are very scarce at present. In this paper, nonlinear time-history analysis of a steel arch bridge was performed using multi-scale hybrid model. Two strong historical records of main shock-aftershock sequences were taken as the input ground motions during the dynamic analysis. The strain response, local deformation and the accumulation of plasticity of the bridge with and without unrepaired seismic damage were compared. Moreover, the effect of earthquake sequence on crack initiation caused by low-cycle fatigue of the steel bridge was investigated. The results show that seismic damage has little impact on the overall structural displacement response during the aftershock. The residual local deformation, strain response and the cumulative equivalent plastic strain are affected to some extent by the unrepaired damage. Low-cycle fatigue of the steel arch bridge is not induced by the earthquake sequences. Damage indexes of low-cycle fatigue predicted based on different theories are not exactly the same.
Kim, Hyo-Jin;Kang, Yong-Ho;Shin, Cheul-Gyu;Park, Hee-Sung;Yu, Bong-Ho
Proceedings of the KSME Conference
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2000.04a
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pp.7-12
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2000
The automatic turbine startup system provides turbine control based on thermal stress. During the startup, control system monitors and evaluates main components of turbine using damage mechanism and life assessment. In case of valve chest, the temperature of inner/outer wall is measured by thermo-couples and the safety of these values are evaluated by using allowable ${\Delta}T$ limit curve during the startup. Because allowable ${\Delta}T$ limit curve includes life assessment, it is possible to apply this curve to turbine control system. In this paper, low cycle fatigue damage and combined rupture and low cycle fatigue damage criterion proposed for yielding the allowable ${\Delta}T$ limit curve of CV(control valve) chest. To calculate low cycle fatigue damage, the stress analysis of valve chest has peformed using FEM. Automatic turbine startup to assure service life of CV was achieved using allowable ${\Delta}T$ limit curve.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.26
no.1
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pp.1-6
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2002
The automatic turbine startup system provides turbine control based on thermal stress. During the startup, control system monitors and evaluates main components of turbine using damage mechanism and life assessment. In case of valve chest, the temperature of inner/outer wall is measured by thermo-couples and the safety of these values are evaluated by using allowable △T limit currie during the startup. Because allowable ΔT limit curve includes life assessment, it is possible to apply this curve to turbine control system. In this paper, low cycle fatigue damage, combined rupture and low cycle fatigue damage criterion were proposed for yielding the allowable ΔTf limit curve of CV(control valve) chest. To calculate low cycle fatigue damage, the stress analysis of valve chest has been performed using FEM. Automatic turbine startup to assure service life of CV was achieved using allowable ΔT limit curve.
The influence of pre-strain on low cycle fatigue behavior of Fe-18Mn-0.05Al-0.6C TWIP steel was studied by conducting axial strain-controlled tests. As-received plates were deformed by rolling with reduction ratios of 10 and 30%, respectively. A triangular waveform with a constant frequency of 1 Hz was employed for low cycle fatigue test at the total strain amplitudes in the range of ${\pm}0.4\;{\sim}\;{\pm}0.6$ pct. The results showed that low-cycle fatigue life was strongly dependent on the amount of pre-strain as well as the strain amplitude. Increasing the amount of prestrain, the number of reversals to failure was significantly decreased at high strain amplitudes, but the effect was negligible at low strain amplitudes. A new model for predicting fatigue life of pre-strained body has been suggested by adding ${\Delta}E_{pre-strain}$ to the energy-based fatigue damage parameter. Also, high-cycle fatigue lives predicted using the low-cycle fatigue data well agreed with the experimental ones.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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