• 제목/요약/키워드: Paris-law-type Crack Growth

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C*에 기초한 3차원 고온균열 수명평가 (C* Based Life Assessment of 3D Crack at High Temperature)

  • 한태수;윤기봉;이형일
    • 대한기계학회논문집A
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    • 제25권5호
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    • pp.823-833
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    • 2001
  • In recent years, the subject of remaining life assessment has drawn considerable attention in chemical plants, where various structural components typically operate at high temperature an pressure. Thus a life prediction methodology accounting for high temperature creep fracture is increasingly needed for the components. Critical defects in such structures are generally found in the form of semi-elliptical surface crack, and the analysis of which is consequently an important problem in engineering fracture mechanics. On this background, we first develop an auto mesh generation program for detailed 3-D finite element analyses of axial and circumferential semi-elliptical surface cracks in a piping system. A high temperature creep fracture parameter C-integral is obtained from the finite element analyses of generated 3-D models. Post crack growth module is further appended here to calculate the amount of crack growth. Finally the remaining lives of surface cracked pipes for various analytical parameters are assessed using the developed life assessment program.

고온하 304 스테인리스철의 표면규열의 성장거동에 관한 실험적 연구 (An Experimental Study on the Growth Behavior of Multi-Surface-Cracks in Type 304 Stainless Steel at Elevated Temperature)

  • 서창민;신형섭;황남성;정대윤
    • 한국해양공학회지
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    • 제9권1호
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    • pp.63-72
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    • 1995
  • The crack which is discovered in various structures and machine elements is multi-cracks. Multi-cracks may cause serious problems because they grow individually, and coalesce into one and it leads to fracture. Fatigue tests have been carried out to study the growth and coalescence behavior of multi-surface-cracks initiated at the semicircular surface notch in type 304 stainless steel at elevated temperature. The results are as follows; When multi-surface-cracks are lying on the surface of material, the major surface crack has greater influence on the fatigue life than the subcracks. The aspect ratio of multi-surface-cracks is lower than that of single crack because of the interaction and coalescence of surface cracks. Crack growth shape turns to semiellipse from the semicircle notch. After coalescence, the surface crack length increases rapidly, and it leads to fracture. Further, the slope transition of Paris law was found in the da/dN-$\Delta$K$_1$ plots.

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외팔보 형식의 하중진폭 변화에 대한 Al 합금의 관통균열 거동에 관한 연구 (A study on the through crack behavior of aluminum alloy with cantilever beam type under variable load)

  • 유헌일;김엽래
    • 대한기계학회논문집A
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    • 제22권4호
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    • pp.834-842
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    • 1998
  • This paper examines the crack growth behavior of 7075-T651 and 5052-H32 aluminum alloy under high-low block loading condition. The cantilever beam type specimen with a chevron notch is used in this study. The crack growth and closure ae investigated by compliance method. The applied stress ratios are R=0.15, 0.0, -0.15 and R=-0.15, 0.0, 0.15. The crack growth rate was found to increase as the load amplitude increases. However,${\bigtriangleup}K_eff$ was almost independent on the stress ratio. The experimental constants of 7075-T651 and 5052-H32 in Paris law were c`=1-1.3${\times}{10^-7},m`=3~3.2 and c`=4~6{\times}{10^-9}, m`=4.3-4.8$, respectively. $K_op$ of 7075-T651 and 5052-H32 becomes smaller as the stress ratio decreases. It seems that the crack closure affects $K_op$.

고온 피로균열 성장거동에 관한 파괴역학의 응용에 관한 연구 (Fracture Mechanics Applied to Fatigue Crack Growth Behavior at Elevated Temperatures)

  • 서창민;김영호
    • 대한기계학회논문집
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    • 제14권6호
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    • pp.1552-1560
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    • 1990
  • 본 연구에서는 로터강(Cr-Mo-V 강)과 저탄소합금강(A517-F강)의 CT시험편을 대상으로 한 고온피로 시험결과를 토대로 차원해석법을 도입시켜 고온하의 균열성장률 을 유도한 다음 온도(T)와 응력확대계수범위(.DELTA.K,T)인 아레니우스 형태의 식을 유도하 였다.그리고 유도된 균열 성장 법칙을 파리스식과 비교 검토하여 본 연구에서 유도 된 이 균열성장법칙의 타당성을 검토하고자 한다.

피로크랙전파율에 대한 시험편 두께의 영향 (The Effect of Specimen Thickness on the Fatigue Crack Propagation Rate)

  • 고성위;엄윤성
    • 수산해양기술연구
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    • 제24권1호
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    • pp.44-49
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    • 1988
  • 본 연구에서는 피로파괴에 영향을 주는 여러 인자중에서 우선 피로크랙전파에 대한 시험편 두께의 영향을 검토하기 위하여 최초 두께 25mm인 일반구조용 압연강재를 평면가공하여 두께 5, 10, 15, 20, 25mm인 CT 시험편을 가공한 후 인장-인장편진반 복피로시험을 행하여 실험한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다. 1. 피로수명이 가장 짧게 나타나는 임의의 시험편 두께가 존재하며, 본 실험의 경우에는 두께 15m인 시험편의 경우 피로수명이 가장 짧게 나타났다. 2. 피로크랙의 발생은 두께가 두꺼운 시험편의 경우가 늦지만 피로크랙 성장은 두꺼운 시험편의 경우가 빠르게 나타났다. 3. 본 실험에서 paris시의 계수 m의 값은 절위는 1.98~4.59로서 시험편의 두께가 두꺼울수록 m의 값이 크게 된다.

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비규칙 단섬유강화 SMC 복합재료의 피로균열 전파거동에 관한 연구 (A Study on Fatigue Crack Propagation Behavior in Random Short-Fiber SMC Composites)

  • 김재동;고성위
    • 수산해양기술연구
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    • 제26권2호
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    • pp.204-212
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    • 1990
  • The SMC composite, now being considered in certain structural applications, is anticipated to experience repeated loading during service. Thus, understanding of the fatigue behavior is essential in proper use of the composite material. In this paper, using the SMC composite composed of E-glass chopped strand and unsaturated polyester resin three point bending fatigue tests are carried out to investigate the fatigue crack propagating behavior under various cyclic stresses and fatigue damage of various microcrack forms. The following results are obtained from this study; 1) Most of the total fatigue life of the SMC composite is consumed at the initial extension or the growth of the macroscopic crack. 2) A Paris' type power-law relationship between the crack propagation rate and stress intensity factor range is obtained, and the value of material constant m is much higher (m=9~11)than that of other metals. 3) In case of high cyclic stress the fatigue damage show high microcrack density and short crack length, but in case of low cyclic stress does it vice versa. 4) Fatigue damage is characterized by microcrack density, crack length and distribution of crack orientation.

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이중 링크 형식 수평 인입 집 크레인의 피로 해석, 신뢰도 및 수명 예측에 관한 연구 (A Study on Fatigue Analysis, Reliability and Life Expectancy of a Double Link Type Level Luffing Jib Crane)

  • 허철원;문덕홍
    • 한국안전학회지
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    • 제16권4호
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    • pp.65-73
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    • 2001
  • This paper is a study on the fatigue analysis using BS5400 Part10(1980), code of practice for fatigue for a double link type level luffing jib crane which has been operated since the crane was built in 1985 at a domestic pier. South Korea. In addition, on the basis of the design lift due to fatigue analysis and the number of cracks detected from the nondestructive test the structural reliability and the residual life of the crane is predicted by evaluating the expected development of detectable fatigue oracle during the next five to ten years using Paris's Law for predicting fatigue crack growth and Gaussian probability density function to be reasonable for stress ranges below the mean values determined by laboratory tests. The statistical data used for the analysis of the structural reliability and life expectancy is given in the above referred code.

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$C^{\ast}$-적분에 기초한 고온배관 수명평가 ([ $C^{\ast}$ ]-integral Based Life Assessment of High Temperature Pipes)

  • 이형일
    • 한국가스학회지
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    • 제4권4호
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    • pp.25-33
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    • 2000
  • 최근 들어 가혹한 온도 및 압력조건에서 운전이 요구되는 고온배관들의 잔여수명예측은 상당히 중요한 관심사로 부각되고 있다. 이에 고온손상을 정량적으로 평가하여 설비를 안전하게 사용하기 위한 유지기술 및 수명평가 기술을 확보하는 것은 매우 중요하다. 한편 이러한 고온배관내 대부분의 균열은 반타원 표면균열의 형태로 형상화되어 파괴역학의 실제응용에서 발견할 수 있는 가장 복잡한 형상과 하중특성을 갖게 된다. 이를 배경으로 본 연구에서는 먼저 축방향 및 원주방향 반타원 표면균열이 존재하는 직관의 완전 3차원 유한요소망 자동생성 프로그램을 작성하였다. 이렇게 생성된 유한요소 입력자료를 이용하여 3차원 유한요소 해석을 수행하면 반타원 표면균열선단을 따른 고온 크리프 파괴 지배변수 $C^{\ast}$-적분값을 구할 수 있다. 또한 $C^{\ast}$-적분값에 준해 균열진전량을 계산하는 후처리 균열진전 모듈을 추가하여 사용자 편의 수명평가 프로그램을 개발하였다. 최종적으로 개발된 통합 수명 평가 프로그램을 이용하여 여러 가지 해석변수들의 반타원 표면균열을 갖는 고온 직관 수명에 대한 영향을 살펴보았다.

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