Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.24
no.5
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pp.44-55
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2007
The method for fatigue life prediction of ball bearing is proposed applying the algorithm of contact fatigue prediction based on stress analysis. In order to do this, a series of simulation such as initial surface stress analysis, EHL analysis, subsurface stress analysis and fatigue analysis are conducted from the loading at each ball location calculated for a bearing subjected to external bearing load and contact shape function. And uniaxial fatigue tests are performed to obtain fatigue parameter of AISI 52100 steel. It was found that since stress is usually higher at the inner raceway contact than at the outer raceway contact, fatigue failure occurs on the inner raceway first. When the fatigue life calculated in the stress-based method are compared with L50 life of L-P model, Crossland criterion for the radial load increment is similar to L50 life and Dang Van criterion for the axial load increment is similar. In the case of EHL contact, there is no difference of fatigue life between dry contact and EHL contact, when maximum Hertz pressure exceeds 2.5GPa.
Tarar, Wasim;Herman Shen, M.H.;George, Tommy;Cross, Charles
Structural Engineering and Mechanics
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v.35
no.5
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pp.571-592
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2010
An energy-based fatigue life prediction framework was previously developed by the authors for prediction of axial, bending and shear fatigue life at various stress ratios. The framework for the prediction of fatigue life via energy analysis was based on a new constitutive law, which states the following: the amount of energy required to fracture a material is constant. In the first part of this study, energy expressions that construct the constitutive law are equated in the form of total strain energy and the distortion energy dissipated in a fatigue cycle. The resulting equation is further evaluated to acquire the equivalent stress per cycle using energy based methodologies. The equivalent stress expressions are developed both for biaxial and multiaxial fatigue loads and are used to predict the number of cycles to failure based on previously developed prediction criterion. The equivalent stress expressions developed in this study are further used in a new finite element procedure to predict the fatigue life for two and three dimensional structures. In the second part of this study, a new Quadrilateral fatigue finite element is developed through integration of constitutive law into minimum potential energy formulation. This new QUAD-4 element is capable of simulating biaxial fatigue problems. The final output of this finite element analysis both using equivalent stress approach and using the new QUAD-4 fatigue element, is in the form of number of cycles to failure for each element on a scale in ascending or descending order. Therefore, the new finite element framework can provide the number of cycles to failure at each location in gas turbine engine structural components. In order to obtain experimental data for comparison, an Al6061-T6 plate is tested using a previously developed vibration based testing framework. The finite element analysis is performed for Al6061-T6 aluminum and the results are compared with experimental results.
The reinforced-roadbed materials composed of crushed stones are used for preventing vertical deformation and reducing impact load caused by highspeed train. Repeated load application can induce deformation in the reinforced-roadbed layer so that it causes irregularity of track. Thus it is important to understand characteristics of permanent deformation in the reinforced-subbase materials. The characteristics of permanent deformation can be simulated by prediction model that can be obtained by performing repetitive triaxial test. The prediction model of permanent deformation is a key-role in construction of design method of track. The prediction model of permanent deformation is represented in usual as the hyperbolic function with increase of number of load repetition. The prediction model is sensitive to many factors including stress level etc. so that it is important to define parameters of the model as clearly as possible. Various data obtained from repetitive triaxial test and resonant column test using the reinforced-roadbed of crushed stone are utilized to develop a new prediction model based on concept of shear-stress ratio and elastic modulus. The new prediction model of permanent deformation can be adapted for developing design method of track in the future.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.20
no.3
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pp.832-842
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1996
Fatigue life prediction and fatigue behavior of circular notched carbon fiber reinforced plastic laminates are presented. Point and average stress criteria by Whitney and Nuismer are generalized to fatigue fracture criteria for notched laminates. Residual strength degradation model and the assumptions on the stress redistribution are introduced during the derivation of prediction equations. S-N curve, Basquin's relation, and H and H's FLPE1 are chosen for evaluation of residual strength of unnotched laminates and six prediction equations are derived. Experiments are performed using Graphite/Epoxy laminates whose fiber orientation is $[0$^\circ$/+45$^\circ$/-45$^\circ$/90$^\circ$]s. Presented prediction equations are reasonably close to experimental data and proposed appoach is found to be suitable to predict fatigue life of notched composite laminates.
LSTM (Long Short-Term Memory) algorithm which is a kind of recurrent neural network was used to establish a model to predict the stress-strain curve of an material under uniaxial compression. The model was established from the stress-strain data from uniaxial compression tests of silica-gypsum specimens. After training the model, it can predict the behavior of the material up to the failure state by using an early stage of stress-strain curve whose stress is very low. Because the LSTM neural network predict a value by using the previous state of data and proceed forward step by step, a higher error was found at the prediction of higher stress state due to the accumulation of error. However, this model generally predict the stress-strain curve with high accuracy. The accuracy of both LSTM and tangential prediction models increased with increased length of input data, while a difference in performance between them decreased as the amount of input data increased. LSTM model showed relatively superior performance to the tangential prediction when only few input data was given, which enhanced the necessity for application of the model.
Recently, the improvement of computer capacities and artificial intelligence ware caused to employ for prediction of residual stresses and strength evaluation. There are a lot of researches regarding the measurement and prediction of residual stresses for weldment using a neural network in the advanced countries, but in our country, a neural network as a technical part, has only been used on the possibilities of employment for welding area. Furthermore, the relationship between residual stress and process parameters using a neural network was wholly lacking. Therefore development of a new technical method for the optimized process parameters on the reduction of residual stress and applyment of real-time production line should be developed. The objectives of this paper is to measure the residual stress of butt welded specimen using strain gage sectioning method and to apply them to a neural network for prediction of residual stresses on a given process parameter. Also, the assessment of the developed system using a neural network was carried out
Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers
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v.12
no.1
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pp.203-208
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2004
To make practical applications of Al-Zn-Mg ternary aluminum alloy effectively in various field, a series of static creep tests under the 16 temperature-stress combination conditions had been performed. The creep tester with constant stress loading was designed and made by the authors and used in this study. The higher the creep temperature rose, the less the stress exponents became. The bigger the applied stresses became, the less values the creep strain activation energy showed. The life prediction constant of Larson-Miller parameter was calculated as about 2.3. In the fractography, the ductile fracture with dimples by intergranular breakage was primarily observed. We can make practical use of these test data in the design, the life prediction and the prevention of the accidents of the thermal facilities, etc.
In this work, prediction of fatigue life and fatigue crack growth are studied. 4th order polynominal function is presented to describe the crack growth behaviors from artifical pit of SM45C steel. Crack growth curves obtained from 4th order polyminal growth equations are in good agreement with experimental data The crack growth behaviors at arbitrary stress levels and investigated by the concept of elastic-plastic fracture mechanics using ${\Delta}J$. Fatigue life prediction are carried out by numerical integral method. Prediction lives obtained by proposed method in this study, is in good agreement with the experimental ones. Life prediction results calculated by using of ${\Delta}J$ better than those of ${\Delta}K$.
Kim, D.W.;Lee, S.K.;Kim, B.M.;Jung, J.Y.;Ban, D.Y.;Lee, S.B.
Transactions of Materials Processing
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v.19
no.4
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pp.224-229
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2010
During the multi-pass wire drawing process, wires suffer a great amount of plastic deformation that is through the cross-section. This generates tensile residual stress at surface of drawn wires. The generated residual stress on surface is one of the problems for quality of wires so that prediction and reduction of residual stresses is important to avoid unexpected fracture. Therefore, in this study, the effect of process variables such as semi-die angle, bearing length and reduction ratio on the residual stress was evaluated through Finite Element Analysis. Based on the results of the Analysis, a prediction model was established for predicting residual stress on the surface of high carbon steel(AISI1072, AISI1082). To identify the effectiveness of the proposed model, X-ray diffraction is used to measure the residual stresses on the surface. As the result of the comparison between calculated residual stresses and measured residual stresses, the model could be used to predict residual stresses in cold drawn wire.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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