Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.23
no.7
s.166
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pp.1139-1146
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1999
Reliability analysis of structures based on fracture mechanics requires knowledge on statistical characteristics of the parameter C and m in the fatigue crack growth law, $da/dN=C({\Delta}K)^m$. The purpose of the present study is to investigate if it is possible to predict fatigue crack growth rate by only the fluctuation of the parameter C. In this study, Paris-Erdogan law is adopted, where the author treat the parameter C as random and m as constant. The fluctuation of crack growth rate is assumed only due to the parameter C. The growth resistance coefficient of material to fatigue crack growth (Z=1/C) was treated as a spatial stochastic process, which varies randomly on the crack path. The theoretical crack growth rates at various stress intensity factor range are discussed. Constant ${\Delta}K$ fatigue crack growth tests were performed on the structural steel, SM45C. The experimental data were analyzed to determine the autocorrelation function and Weibull distributions of the fatigue crack growth resistance. And also, the effect of the parameter m of Paris' law due to variation of fatigue crack growth resistance was discussed.
Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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2009.04a
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pp.266-271
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2009
A modeling method for the modal analysis of a multi-packet blade system having a crack undergoing rotational motion is presented in this paper. Each blade is assumed as a slender cantilever beam. The stiffness coupling effects between blades due to the flexibilities of the disc and the shroud are modeled with discrete springs. Hybrid deformation variables are employed to derive the equations of motion. The flexibility due to crack, which is assumed to be open during the vibration, is calculated basing on a fracture mechanics theory. To obtain more general information, the equations of motion are transformed into dimensionless forms in which dimensionless parameters are identified. The effects of the dimensionless parameters related to the angular speed, the depth and location of a crack on the modal characteristics of the system are investigated with some numerical examples.
Lee Suk-Young;Jeong Ku-Seob;Jeon Chung-Hwan;Chang Young-June
Journal of Mechanical Science and Technology
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v.19
no.2
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pp.704-715
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2005
In this study, to investigate in-cylinder tumble or swirl intake flow of a gasoline engine, the flow characteristics were examined with opening control valve (OCV) and several swirl control valves (SCV) which intensify intake flow through steady flow experiment, and also turbulent characteristics of in-cylinder flow field were investigated by 2-frame cross-correlation particle image velocimetry (PIV) method. In the investigation of intake turbulent characteristics using PIV method, the different flow characteristics were showed according to OCV or SCV figures. The OCV or SCV installed engine had higher vorticity and turbulent kinetic energy than a baseline engine, especially around the wall and lower part of the cylinder. Above all, SCV B type was superior to the others. About energy dissipation and reynolds shear stress distribution, a baseline engine had larger loss than OCV or SCV installed one because flow impinged on the cylinder wall. It should be concluded, from what has been said above, as swirl component was added to existing tumble flow adequately, it was confirmed that turbulent intensity was enlarged, flow energy was conserved effectively through the experiment. In other words, there is a suggestion that flow characteristics as these affected to in-cylinder combustion positively.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.20
no.11
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pp.3498-3506
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1996
A loading device to be used in fracture experiment is presented. It's loading angle can be adjusted from $-45^{\circ}$ to $105^{\circ}$ at intervals of $15^{\circ}$ for a CTS ( compact tension-shear) specimen, so that it is to be useful to measure mixed mode toughness. The equations to give the $K_ I$, $K_ I1$ and J-integral for the experiment are evluated though finite elemetn analysis in which the loading procedure is simulated and the behaviors of the specimen such as load-displacement curve are estimated. In the course of the evaluation the values $K_ I$, $K_ I1$ and J-integral calculated through recentrly released numerical methods are employed as the reference ones.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.24
no.8
s.179
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pp.2083-2090
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2000
In order to manage nuclear power plants safely and cost effectively, it is necessary to develop integrity evaluation methodologies for the main components. Recently, the integrity evaluation techniques were broadly studied regarding the license renewal of nuclear power plants which were approaching their design lives. Since the integrity evaluation process requires special knowledges and complicated calculation procedures, it has been allowed only to experts in the specified area. In this paper, an integrity evaluation system for reactor pressure vessel was developed. RVIES(Reactor Vessel Integrity Evaluation System) provides four specific integrity evaluation procedures covering PTS(Pressurized Thermal Shock) analysis, P-T(Pressure-Temperature) limit curve generation, USE(Upper Shelf Energy) analysis and Fatigue analysis. Each module was verified by comparing with published results.
Journal of the Korean Society of Manufacturing Technology Engineers
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v.26
no.3
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pp.306-312
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2017
Press rolls are constantly exposed to physical and heat stresses on their surface and are prone to crack, bruise, and spall if the accumulated stress goes beyond the critical point. Such surface phenomenon can cause them to lose their functionality and eventually lead to a halted production line. Eddy current testing can be considered a useful method to investigate the surface of the roll. The method involves the application of a high intensity magnetic field onto the surface of the roll, and thereby finding any early stage of possible defects. When the method was applied for roll inspection, the cross section of the sensor was regulated as per the overall testing speed. A smaller cross sectional area implied a better resolution but a longer testing time. In this paper, a convenient method to increase both overall system resolution and inspection speed of eddy current roll inspection is suggested by using a devised array sensor structure.
Transactions of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering
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v.15
no.10
s.103
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pp.1137-1147
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2005
The dynamic response due to the unbalance and crack and the quasi-static response due to gravity are analytically derived based on the complex transfer matrix. The additional slope is expressed as function of the bending moment at crack position based on the fracture mechanics concept, and inversely the bending moment is expressed as function of the additional slope at the crack Position. At each angle step during the shaft revolution, the additional slope and bending moment are calculated by an iterativemethod. The transient behavior is considered by introducing Fourier series expansion concept for the additional slope. Simulation is carried out for a simple rotor similar to those available in the literature and comparison of the basic crack behavior is shown. Using the additional slope, the cracked rotor behavior is explained with the crack depth increased: the magnitude of the additional slope increases and the closed crack duration during a revolution decreases as the crack depth increases. The direction of unbalance is also shown as a factor to affect the crack breathing. Whirl orbits are shown near the sub-critical speed ranges of the rotor.
This study attempts to address the buckling and free vibration characteristics of an isotropic cylindrical panel subjected to non-uniform temperature rise using numerical approach. Finite element analysis has been used in the present study. The approach involves three parts, in the first part non-uniform temperature field is obtained using heat transfer analysis, in the second part, the stress field is computed under the thermal load using static condition and, the last part, the buckling and pre-stressed modal analysis are carried out to compute critical buckling temperature as well as natural frequencies and associated mode shapes. In the present study, the effect of non-uniform temperature field, heat sink temperatures and in-plane boundary constraints are considered. The relation between buckling temperature under uniform and non-uniform temperature fields has been established. Results revealed that decrease (Case (ii)) type temperature variation field influences the fundamental buckling mode shape significantly. Further, it is observed that natural frequencies under free vibration state, decreases as temperature increases. However, the reduction is significantly higher for the lowest natural frequency. It is also found that, with an increase in temperature, nodal and anti-nodal positions of free vibration mode shapes is shifting towards the location where the intensity of the heat source is high and structural stiffness is low.
A centrifuge model study is carried out to investigate the behavior of pile subject to negative skin friction induced by pile installation, ground water drawdown and surcharge loading. A single end-bearing pile is examined as the induced negative skin friction would induce the most severe stress on the pile structural material as compared to friction piles. In addition, the behavior of the pile under simultaneous negative skin friction and dead/live loads is examined. To facilitate detailed interpretations of the test results, the model setup is extensively instrumented and involves elaborate test control schemes. To further examine the phenomenon of negative skin friction on an end-bearing pile, finite element analyses were conducted. The numerical analysis is first validated against the centrifuge test data and subsequently extended to examine the effects of pile slenderness ratio, surcharge intensity and pile-soil stiffness ratio on the degree of mobilization of negative skin friction induced on the pile. Finally experimental and numerical studies are conducted to examine the effect of applied transient live load on pile subject to negative skin friction.
Errouane, H.;Deghoul, N.;Sereir, Z.;Chateauneuf, A.
Structural Engineering and Mechanics
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v.61
no.3
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pp.325-334
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2017
In the present study, a numerical model for probability analysis of optimal design of fatigue non-uniform crack growth behaviour of a cracked aluminium 2024 T3 plate repaired with a bonded composite patch is investigated. The proposed 3D numerical model has advanced in literatures, which gathers in a unique study: problems of reliability, optimization, fatigue, cracks and repair of plates subjected to tensile loadings. To achieve this aim, a finite element modelling is carried out to determine the evolution of the stress intensity factor at the crack tip Paris law is used to predict the fatigue life for a give n crack. To have an optimal volume of our patch satisfied the practical fatigue life, a procedure of optimization is proposed. Finally, the probabilistic analysis is performed in order to a show that optimized patch design is influenced by uncertainties related to mechanical and geometrical properties during the manufacturing process.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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