This paper introduces Romberg-Richardson's method as one of the numerical integration tools for computation of stress intensity factor in a pre-cracked specimen subjected to a complex stress field across the crack faces. Also, the computation of stress intensity factor for various stress fields using existing three methods: average stress over interval method, piecewise linear stress method, piecewise quadratic method are modified by using Richardson extrapolation method. The direct integration method is used as reference for constant and linear stress distribution across the crack faces while Gauss-Chebyshev method is used as reference for nonlinear distribution of stress across the crack faces in order to obtain the stress intensity factor. It is found that modified methods (average stress over intervals-Richardson method, piecewise linear stress-Richardson method, piecewise quadratic-Richardson method) yield more accurate results after a few numbers of iterations than those obtained using these methods in their original form. Romberg-Richardson's method is proven to be more efficient and accurate than Gauss-Chebyshev method for complex stress field.
Cracks at mechanical fastener holes usually nucleate as elliptical comer cracks at the faying surface of the mechanical joints and grow as elliptical arc through cracks. The weight function method for elliptical arc through cracks at mechanical fastener holes has been developed and verified in the part I of this study. In part H, applying the weight function method, the effects of the amount of clearance on the mixed-mode stress intensity (actors are investigated and the change of crack shape is predicted from the analysis for various crack shapes. The stress intensity factors leer inclined crack are analyzed and critical angle at which mode I stress intensity factor becomes maximum is determined.
In this paper, dynamic photoelastic hybrid method is developed and its validity is certified. The dynamic photoelastic hybrid method can be used on the obtaining of dynamic stress intensity factors and dynamic stress components. The effect of crack length on the dynamic stress intensity factors is less than those on the static stress intensity factors. When structures are under the dynamic mixed mode load, dynamic stress intensity factor of mode I is almost produced. Dynamic loading device manufactured in this research can be used on the research of dynamic behavior when mechanical resonance is produced and when crack is propagated with the constant velocity.
The mode I and II stress intensity factors have been calculated theoretically for the cracked plate reinforced with a plate by symmetric spot welding under remote mixed mode loading. This is the extension of authors' previous work for the reinforced cracked plate under remote normal stress. Regardless of loading types, the reinforcement effect gets better as one joining spot is closer to the crack tip and the others are closer to the crack surface, and optimum number of the joining spots can be existed. For the present model, the remote loading parallel to crack surface produces the mode I stress intensity factor.
The use of fracture mechanics has traditionally concentrated on crack growth under an opening mechanism. However, many service failures occur from cracks subjected to mixed-mode loading. Hence, it is necessary to evaluate the fatigue behavior under mixed-mode loading. Under mixed-mode loading, not only the fatigue crack propagation rate is of importance, but also the crack propagation direction. In modified range 0.3$\leq$a/W$\leq$0.5, the stress intensity factors (SIFs) of mode I and mode II for the compact tension shear (CTS) specimen were calculated by using elastic finite element analysis. The propagation behavior of the fatigue cracks of cold rolled stainless steels (STS304) under mixed-mode conditions was evaluated by using K$\_$I/ and $_{4}$ (SIFs of mode I and mode II). The maximum tangential stress (MTS) criterion and stress intensity factor were applied to predict the crack propagation direction and the propagation behavior of fatigue cracks.
The finite element method were used to determine the stress intensity factor of cracked plate. The stress method, displacement method and J Integral are most popular finte element method. ANSYS proposed another a kind of displacement method. In this paper, it was examined that the accuracy and utility of the ANSYS method could believable to determine the stress intensity factors of centered inclined crack. Generally, inclined crack has two portion of stress intensity factors, tensile mode F1 and shear mode F2. For the purpose of increasing the accuracy of stress intensity factors, examined the effect of the numbers of nodes and elements, crack tip element size and number of partition of the crack tip vicinity. It was found that the method proposed by ANSYS is useful and has high accuracy. Accuracy of calculated stress intensity factors was increased by increase of the number of nodes and elements, and at the small size of crack tip elements can get more highly accuracy.
A fuel cell is an energy conversion device that converts a chemical energy directly into an electrical energy and has higher energy efficiency than an internal combustion engine, but solid oxide fuel cell (SOFC) consisting of brittle ceramic material remains as a major issue regarding the mechanical properties as the crack formation and propagation. In this study, the stress distribution and crack behavior around the crack tip were evaluated, due to investigated the effects of the surface crack at the operating condition of high temperature. As a result, the difference of the generated stress was insignificant at operating conditions of high temperature according to the surface crack length changes. This is because, the high stiffness interconnect has a closed structure to suppress cell deformation about thermal expansion. The stress intensity factor ratio $K_{II}/K_I$ increased as the crack depth increased, at that time the effect of $K_{II}$ is larger than that of $K_I$. Also the maximum stress intensity factor increased as the crack depth increased, but the location of crack was generated at the electrolyte/anode interface, not at the crack tip.
Rencentely, the request for the light weight is more incresed in the area of industrial environment and machinery and consistent effort is needed to accomplish high strength of material for the direction of light weight. we got the following characteristic from crack growth test carried out in the range of stress ration of 0.1, 0.3 and 0.6 by means of opening mode displacement. At the content stress ratio, the threshold stress intensity factor crack range ${\Delta}K_{th}$in the early stage of fatigue crack growth (Region I) and dtress intensity factor range ${\Delta}K$ in the stable of fatigue crack growth (Region II) with an increase in ${\Delta}K$. Fatigue life shows more improvement in the Shot-peened material than in the Un-peening material. And compressive residual stress of surface on the Shot peening processed operate resistance force of fatigue. So we can obtain fallowings. (1) The fatigue crack growth rate on stage II is conspicuous with the size of compressive residual stress and is depend on Paris equation. (2) Although the maxium compressive residual stress is deeply and widely formed from surface, fatigue life does not improve than when maxium compressive residual stress is formed in surface. (3) The threshold stress intensity factor range is increased with increasing compressive residual stress.
According as the members and inner and outer plates of the automobile body structure have been thinned their thickness and have become high strength, each part of the body structure has been put more severe stress condition. Therefore, it has been increasingly required to improve the fatigue strength of the spot welded structures. As one of the improving methods for such problem, the author had previously proposed the method of alleviating stress concentration at nugget edge of the spot weld part and improving its fatigue strength [1]. But, because fatigue strength of the spot welded lap joint is influenced by its geometrical and mechanical factors, welding condition and etc., there needs a quantitative and systematic estimation method of them. In this report, by considering nugget edge of the spot weld part of the spot welded lap joint subjected to tensile load to the ligament crack, fatigue strength of various spot welded lap joints was estimated with the stress intensity factor (S.I.F.) K which is fracture mechanical parameter. It is known that evaluation of fatigue strength of the spot welded lap joint by the stress intensity factor (S.I.F.) K is more effective than the maximum stress $(\sigma_{ymax}$) at edge of the spot weld part on the center line of width of the plate.
본 논문에서는 충격이나 폭발하중에 의해 발생되는 응력파와 균열의 상호작용을 수치적으로 계산하였다. 수치해법으로는 응력파의 물리적 특징을 잘 재현시켜주는 Bicharacteristic Method가 사용되었다. 충격하중에 대한 동적응력확대계수 K/sub I/(t)가 수치해석적으로 시뮬레이션된 코오스틱곡선에 의해 계산되었으며, Kalthoff의 실험에 의해 얻어진 결과와 잘 일치함을 보여주었다. 또한 균열 주변에 구멍이 존재하는 경우에 응력파가 구멍의 효과에 의해 균열의 응력확대계수에 미치는 영향을 조사하였으며 실험과 비교하여 만족할만한 결과를 얻었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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