This study investigates a new method of using a concrete disk to calculate stress intensity factor (SIF) for mixed mode cases. The results indicate that the disk method is more accurate than three point bending test (TPB) in obtaining correct SIF values for mixed mode fracture propagation. Stress intensity factors $K_{I}$ and $K_{II}$ are calculated using a center notched disk subjected to splitting load. The notch angle is calculated by finite element (FEM). Fracture toughness $K_\textsc{k}$ of the concrete is obtained from the load intensities at the initiation of crack propagation. According to the finite element analysis(FEA) and disk test, the results show that mode I and mixed mode cracks propagate toward the directions of crack face and loading point, respectively. The results from FEA with maximum stress theory compare well with the experimental date. Unlike TPB method where an accurate fracture toughness value is difficult to obtain due to the irregular shape of load deflection curve and delayed final crack propagation (following slow stable cracking). fracture toughness value is easily measured in the disk test from the crack initial load. Therefore, it is safe to conclude that disk method is more advantageous than TPB method in analyzing combined mode fracture problems.
본 연구에서는 Fig.1과 같이 시편 부위에 균일응력분포가 작용하도록 M.Arcan 등에 의해 제시된 비대칭형상의 시편고정물에 층간균열을 가진 시편을 부착한 다음 하중각도를 바꾸어가며 모우드 II뿐 아니라 혼합모우드 및 모우드 I까지도 실험 할 수 있는 실험장치를 사용하여 균열면에서의 섬유방향이 〔0/0〕이고 초기균열길이비가 0.4, 0.5, 0.6인 시편의 모우드I, 혼합모우드 및 모우드II 층간파괴인 성치들을 실험 적으로 구해 혼합모우드 파괴결정조건식들에 적용시켜 보았다. 또한 균열면에서의 섬유방향이 〔0/0〕, 〔0/30〕, 〔0/45〕및 〔0/60〕인 경우의 층간파괴인성치와 이때 의 파괴현상에 대해 관찰하였다.
It has been reported that the dynamic stress intensity factor for a propagating crack is increasing or decreasing according to the increasement of the crack propagating velocity. It is confirmed in this study that the increasement or decreasement of stress intensity factor with crack growing velocity is accused by loading condition. When the crack propagates under a constant displacement along upper and lower boundary in finite plate, the dynamic stress intensity factor decreases according to the increasement of the propagating crack velocity. When the crack propagates under a constant stress along upper and lower boundary in finite plate, the dynamic stress intensity factor increases according to the increasement of the propagating crack velocity. The increasement or decreasement of stress intensity factor with crack growing velocity is greater in a fast crack propagation velocity than in a slow one.
Copper-based leadframe sheets were oxidized in two kinds of hot alkaline solutions to form brown-oxide or black-oxide layer on the surface. The oxide coated leadframe sheets were molded with epoxy molding compound (EMC). After post mold curing, the oxide-coated EMC-leadframe joints were machined to form sandwiched Brazil-nut (SBN) specimens. The SBN specimens were used to measure the fracture toughness of the EMC/leadframe interfaces under mixed-mode (mode I + mode II) loading conditions. Fracture surfaces were analyzed by various equipment to investigate failure path. The results revealed that the failure paths were strongly dependent on the oxide type. In case of brown oxide, hackle-type failure was observed and failure path lay near the EMC/CuO interface with a little inclining to CuO at all case. On the other hand, in case of black oxide, quite different failure path was observed with respect to the distance from the tip of pre-crack and phase angle. Different failures occurred with oxide type is presumed to be due to the difference in microstructure of the oxides.
Fracture models and criteria of adhesive with two parameters, namely $G_C$ and ${\sigma}_{max}$, have been developed to describe the fracture process of adhesive joints. Cohesive zone model(CZM) is a representative two parameter failure criteria approach. In CZM, ${\sigma}_{max}$ is a critical, limiting maximum value of the stress in the damage zone ahead of the crack and is assumed to have some physical significance in adhesive failure. Based on CZM and finite element analysis method, the relationship between fracture load and adhesive properties, as $G_{IC)$ and $({\sigma}_{max})_I$, was investigated in adhesively bonded joint tensile test and T-peel test. The two parameters in tensile mode loading were evaluated by using the relationship. The value of $G_{\IC}$ evaluated by proposed method showed close agreement with analytical solution for tapered double cantilever beam(TDCB) test which proposed in an ASTM standard.
Carbon fiber has excellent specific strength, corrosion resistance and heat resistance. And p-Aramid fiber has high toughness and heat resistance and high elasticity, and is used in various fields such as industrial protective materials, bulletproof helmets and vests, as well as industrial fields. However, carbon fiber is relatively expensive, and is susceptible to brittle fracture behavior due to its low fracture strain. On the other hand, the aramid fiber tends to decrease in elastic modulus and strength when applied to the epoxy matrix, but it is inexpensive and has higher elongation and fracture toughness than carbon fiber. Thus the twill hybrid carbonaramid fiber reinforced composite laminate composite was investigated for a delamination fracture toughness under Mode I loading by 2 kinds of MBT and MCC deduction. The specimen was fabricated with 20 hybrid fabric plies. The initial crack was made by inserting the teflon tape in the center plane with a0/W=0.5 length. The results show that SERR(Strain Energy Release Rate) as the critical and stable delamination fracture toughness were 0.09 kJ/㎡, 0.386 kJ/㎡ by MBT deduction, and 0.192 kJ/㎡, 0.67 kJ/㎡ by MCC deduction, respectively.
암석역학이나 암반공학의 여러 활용 분야 중 발파, 천공 및 기계굴착의 경우에는 파괴인성이 중요한 요소이며, 암석의 파괴인성을 측정하기 위한 여러 가지 방법들이 제안되었다. 본 연구에서는 간단히 시험편을 제작할 수 있고, 압축 하중으로 암석의 모드 I 파괴인성을 구할 수 있도록 쐐기 분열 시험편(Wedge Splitting Test Specimen)을 이용하였다. 쐐기의 작용하는 연직하중에 의한 수직 및 수평하중 모두를 고려한 균열선단의 응력상태로부터 수치해석을 통한 응력확대계수의 식을 제안하였다. 쐐기 분열 시험편에 의해 구해진 모드 I 파괴인성값을 GD와 SENB 시험편의 시험 결과와 비교하여 시험법의 타당성을 확인하였다.
본 연구에서는 적층판 자유단 근처에서의 층간응력 문제를 해석하였다. 탄소섬유 복합적층판 [+40/-40]s과 탄소 부직포가 삽입된 적층판 [+40//-40]s 이 인장하중을 받고 있는 경우에 대하여 해석한다. 부호 “//”는 층간에 부직포가 위치함을 의미한다. 부직포를 삽입함으로서 모우드 Ⅱ의 층간파괴인성치는 크게 증가하지만 모우드 I의 값은 크게 변하지 않음이 보고되어 있다./sup 3)/ 복합재료 구조물에 있어서 모우드 Ⅲ 층간파괴인성치가 중요하지만 그 값을 실험적으로 평가하기는 어렵다. 따라서, 본 연구에서는 부직포 효과 특히, 적층판 자유단 근처에서의 모우드 Ⅲ층간파괴 특성을 이해하기 위하여 유한요소 해석을 통해 전단응력을 분석하고자 한다.
Excitation and propagation of guided waves are very complex problems in pipes due to their dispersive nature. Pipes are commonly used in the oil, chemical or nuclear industry and hence must be inspected regularly to ensure continued safe operation. The normal mode expansion(NME) method is given for the amplitude with which any propagating waveguide mode is generated in the pipes by applied surface tractions. Numerical results are calculated based on the NME method using different sources, i.e., non-axisymmetric partial loading and quasi-axisymmetric loading sources. The sum of amplitude coefficients for 0~nineth order of the harmonic modes are calculated based on the NME method and the dispersion curves in pipes. The superimposed total field which is namely the angular profile, varies with propagating distance and circumferential angle. This angular profile of guided waves provides information for setting the transducer position to find defects in pipes.
Memarzadeh, Parham;Mousavian, Sayedmohammad;Ghehi, Mohammad Hosseini;Zirakian, Tadeh
Steel and Composite Structures
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제35권2호
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pp.215-235
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2020
Cracks and defects may occur anywhere in a plate under tension. Cracks can affect the buckling stability performance and even the failure mode of the plate. A search of the literature reveals that the reported research has mostly focused on the study of plates with central and small cracks. Considering the effectiveness of cracks on the buckling behavior of plates, this study intends to investigate the effects of some key parameters, i.e., crack size and location as well as the plate aspect ratio and support conditions, on the buckling behavior, stress intensity factor (SIF), and the failure mode (buckling or fracture) in cracked plates under tension. To this end, a sophisticated mathematical code was developed using MATLAB in the frame-work of extended finite element method (XFEM) in order to analyze the buckling stability and collapse of numerous plate models. The results and findings of this research endeavor show that, in addition to the plate aspect ratio and support conditions, careful consideration of the crack location and size can be quite effective in buckling behavior assessment and failure mode prediction as well as SIF evaluation of the cracked plates subjected to tensile loading.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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