Kim, Mun-Saeng;Sin, Hyeong-Seop;Lee, Hyeon-Cheol;U, Su-Chang
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.26
no.1
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pp.153-159
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2002
Brittle materials such as ceramics and glasses show fragile fracture due to the low toughness and the crack sensitivity. When brittle materials are subjected to impact loading by small spheres, high contact pressure occurs to the surface of the specimen. Local damage is subsequently generated in the specimen. This local damage is a dangerous factor which gives rise to the final fracture of structures. In this research, impact damage of soda-lime glass plates by small spheres was evaluated by considering the effects of impact directions of indenter, pressure condition of specimen and residual strength after impact loading.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.26
no.5
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pp.932-938
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2002
In structural applications, brittle materials such as soda-lime glasses and ceramics are usually subjected to multiaxial stress state. Brittle materials with cracks or damage by foreign object impacts are apt to fracture abruptly from cracks, because of their properities of very high strength and low fracture toughness. But in most cases, the residual strength of structural members with damage has been tested under uniaxial stress condition such as the 4-point bend test. Depending upon the crack pattern developed, the strength under multiaxial stress state might be different from the one under uniaxial. A comparative study was carried out to investigate the influence of stress state on the residual strength evaluation. In comparable tests, the residual strength under biaxial stress state by the ball-on-ring test was greater than that under the uniaxial one by the 4-point bend test, when a small size indendation crack was introduced. In the case that crack having an angle of 90deg. to the applied stress direction, the ratio of biaxial to uniaxial flexure strength was about 1.12. The residual strength was different from crack angles to loading direction when it was evaluated by the 4-point bend test. The ratio of residual strength of 45deg. crack to 90deg. one was about 1.20. In the case of specimen cracked by a spherical impact, it was shown that an overall decrease in flexure strength with increasing impact velocity, and the critical impact velocity for formation of a radial and/or cone crack was about 30m/s. In those cases that relatively large cracks were developed as compared with the case of indented cracks, the ratio of residual strength under biaxial stress state to one uniaxial became small.
Proceedings of the Korean Nuclear Society Conference
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1996.05c
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pp.111-116
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1996
IGSCC(Intergranular stress corrosion cracking) behaviors of Alloy 600 were studied by the electrchemical ten methods of controlling specimens electrode potentials in the active-passive transition region of anodic polarization curve. Anodic polarization and static potential tests of stressed C-ring type MA Alloy 600 were carried out in 10% NaOH at 300 $^{\circ}C$ for 7days. It was confirmed that IGSCC of Alloy 600 was accellerated by maintaining the specimen potential in the susceptible active-passive transition region of anodic polarization curve. An intergranular crack was initiated on the surface area of C-ring specimens where protective oxide layer was broken down. And the depth of the crack growth was about 100 ${\mu}$m during the testing periods.
Hur, Do Haeng;Kim, Joung Soo;Baek, Jae Sun;Kim, Jung Gu
Corrosion Science and Technology
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v.3
no.1
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pp.6-13
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2004
The effect of inhibitors on the electrochemical behavior and the stress corrosion cracking resistance of Alloy 600(UNS N06600) was evaluated in 10% sodium hydroxide solution at $315^{\circ}C$. The specimens of a C-ring type for stress corrosion cracking test were polarized at 150 mV above the corrosion potential for 120 hours with and without inhibitors such as titanium oxide, titanium boride and cerium boride. The chemical compositions of the films formed on the crack tip in the C-ring specimens were analyzed using a scanning Auger electron spectroscopy. The cerium boride, the most effective, was observed to decrease the crack propagation rate more than a factor of three compared with that obtained in no inhibitor solution. It was found that the changes of the active-passive transition potentials and the film compositions were related to the resistance to stress corrosion cracking in high temperature caustic solution.
In structural applications, brittle materials such as soda-lime glasses and ceramics are often subjected to multiaxial stress. Brittle materials with crack or damaged by foreign object impacts are abruptly fractured from cracks, because of their properities of very high strength and low fracture toughness. But in most cases, the residual strength has been derived from tests under uniaxial stress such as a 4-point bend test. The strengths under multiaxial stresses might be different from the strength. In comparable tests, the residual strength under biaxial stress state by the ball-on-ring test was greater than that under the uniaxial one by the 4-point bend test. In the case that crack having 90deg. to loading direction, the ratio of biaxial to uniaxial flexure strength was 1.12. At a different crack angle to loading direction when it was evaluated by the 4-point bend test, the residual strength was different and the ratio of 45deg. to 90deg. was 1.16.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.26
no.2
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pp.380-386
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2002
Damage behaviors induced in silicon carbide by an impact of particle having different material and size were investigated. Especially, the influence of the impact velocity of particle on the cone crack shape developed was mainly discussed. The damage induced by spherical impact was different depending on the material and size of particles. Ring cracks on the surface of specimen were multiplied by increasing the impact velocity of particle. The steel particle impact produced larger ring cracks than that of SiC particle. In the case of high velocity impact of SiC particle, radial cracks were produced due to the inelastic deformation at the impact site. In the case of the larger particle impact, the damage morphology developed was similar to the case of smaller particle one, but a percussion cone was farmed from the back surface of specimen when the impact velocity exceeded a critical value. The zenithal angle of cone cracks developed into SiC material decreased monotonically with increasing of the particle impact velocity. The size and material of particle influenced more or less on the extent of cone crack shape. An empirical equation, $\theta$= $\theta$$\sub$st/, v$\sub$p/(90-$\theta$$\sub$st/)/500 R$\^$0.3/($\rho$$_1$/$\rho$$_2$)$\^$$\frac{1}{2}$/, was obtained as a function of impact velocity of the particle, based on the quasi-static zenithal angle of cone crack. It is expected that the empirical equation will be helpful to the computational simulation of residual strength in ceramic components damaged by the particle impact.
Proceedings of the Korean Society For Composite Materials Conference
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2000.04a
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pp.20-25
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2000
In order to study the impact fracture behavior of brittle materials, a steel-ball-impact experiment was Performed. Five kinds of materials were used in this study : soda-lime glass plates, glass/epoxy prepreg-one layer-bonded and unbonded glass plates, glass/epoxy prepreg-three layers-bonded and unbonded glass plates. Fracture patterns, the maximum stress and absorbed fracture energy were observed according to various impact velocities 40-120m/s. With increasing impact velocity, ring crack, cone crack, radial crack and lateral crack took place in the interior of glass plates. The generation of such cracks was largely reduced with glass/epoxy prepreg coating. Consequently, it is thought that the characteristics of the dynamic Impact fracture behavior could be evaluated using the absorbed fracture energy and the maximum stress measured at the back surface of glass plates.
Park, Yeong-Joo;Suh, Yeong-Sung;Choi, Sun-Woong;Pyo, Soo-Ho
Proceedings of the KSME Conference
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2004.11a
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pp.19-24
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2004
The mode I stress intensity factor ($K_I$) of a newly proposed slow-crack-growth-test (Notched Ring Test, NRT) specimen was found using finite-element method. The theoretical $K_I$ value of NRT was not available in any references and could not be solved analytically. At first, in order to verify the accuracy of the finite-element approach, published $K_I$ values of several cracks were calculated and compared with finite-element results. The results were in excellent agreement within inherent errors of theoretical $K_I$. Finally the $K_I$ of NRT was found using 2- and 3-dimensional finite-element methods and expressed as a function of the applied load.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.34
no.8
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pp.1015-1021
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2010
In this study, the effect of the C/SiC composition ratio on the impact damage of a reaction sintered SiC (RS-SiC) plates was evaluated. An impact test was conducted by using an air gun. The impacter used was a steel ball with a diameter of 2 mm, and the impact velocities were 113, 122, and 180 m/s. The RS-SiC plates were $20\times20\times3$ mm with different C/SiC composition ratios. The ring crack diameters damaged by a steel ball were determined using SEM images. It was observed that the maximum diameter increased with increasing impact velocity, and it rapidly changed with increasing C/SiC composition ratio because of the effect of residual Si and the variation flexural strength. Cone cracks were formed in the case of C/SiC composition ratios of 0.4~0.5, this indicated that the impact damage changed from a ring crack to a cone crack in this critical range of C/SiC composition ratios. The C/SiC composition ratio of 0.3 was determined to be the optimal ratio for the RS-SiC manufacturing process.
The damage mechanism of $Cr_2O_3$ plasma coated soda-lime glass and uncoated glass by steel ball particle impact was analyzed in this study. And the shape variation of the cracks was investigated by stereo-microscope according to the impact velocity and steel ball diameter. In order to improve the damage reduction effect by $Cr_2O_3$ coating layer, crack size was measured and surface erosion state was observed for both of two kinds of specimen after impact experiment. And the results were compared with each other. The 4-point bending test was performed according to ASTM D790 testing method to evaluate the effect of coating layer for bending strength variation. As a result, it was found that the crack size of $Cr_2O_3$ coated specimen was smaller than that of uncoated one, because of the impact absorption by interior pores in the coating layer and the load dispersion by the structural characteristic of the coating layer. For the specimens subjected to the steel ball impact, the bending strength of coated specimen was higher than that of uncoated specimen.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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