Fatigue tests by axial loading (R = 0.05) were carried out to investigate fatigue crack growth characteristics of small surface cracks in 2 1/4 Cr-1 Mo steel at room temperature by using flat specimens with a small artificial pit. All the data of the fatigue crack growth rate obtained in the present test are determined as a function of the stress intensity factor range about a semi-elliptical crack, so that the application of linear fracture mechanics to the surface fatigue crack growth and to the fatigue crack growth into depth, and all the data obtained from tests were discussed in comparison with the data of Type 304 stainless steel and two type of mild steel under the same test conditions. The obtained results are as follows: 1)When the cycle ratios are same, surface fatigue crack length and its depth are almost same and fall within a narrow scatter band in spite of different stress levels. 2)Relations of the surface fatigue crack growth rate (da/dN) and fatigue crack growth rate into depth (db/dN) to its stress intensity factor range ($\Delta K_{Ia}, \Delta K_{Ib}$) can be plotted as a straight line at log-log diagram without dependence of stress level and coincide with the data of part-through crack in various steels.
Single overload tests performed to examine the crack retardation behavior for the specimen thickness and overload ratios. Delayed crack length was tend to increase in small thickness and big overload ratio but was difference between delayed crack length and plastic zone size that expected in specimen thickness. So retardation behavior that estimated in plastic zone size, was not sufficient. Crack tip branching and striation distribution, secondary mechanisms that effected in retardation behavior, was examined by experiment and finite element analysis. Crack tip branching was affected by micro structure, and appeared the more complicatedly according to increasing damage by overload and decreasing crack driving force in base line stress level. And crack tip branching the branching angle decreased crack driving force in the crack tip. And a characteristic of the fractography on retardation zone was that striation distribution did not appear due to decreased crack driving force.
Since the propagation of a short fatigue crack is directly related to the large crack which causes the fracture of bulk specimen, the detailed study on the propagation of the short crack is essential to prevent the fatigue fracture. However, a number of recent studies have demonstrated that the short crack can grow at a low applied stress level which are predicted from the threshold condition of large crack. In present study, the threshold condition for the propagation of short fatigue crack is examined with respect to the micro-structure and cyclic loading history. Specimens employed in this study were decarburized eutectoid steels which have various decarburized ferrite volume fraction. Rotating bending fatigue test was carried out on these specimens with the special emphasis on the "critical non-propagating crack length" It is found that the reduction of the endurance limit of their particular micro-structures can be due to the increase of the length of critical non-propagating crack, and the quantitative relationship between the threshold stress ${\sigma}_{wo}$ and the critical non-propagating crack length $L_c$ can be written as ${\sigma}_{wo}{^m}{\cdot}L_c=C$ where m,C is constant. Further experiments were carried out on cyclic loading history on the length of critical non-propagating crack. It shown that the length of critical non-propagating crack is closely related to cyclic loading history.
Constant .DELTA.K fatigue crack growth rate experiments were performed by applying an intermediate single and multiple overload for structural steel, SM45C. The purpose of the present study is to investigate the influence of multiple overloads at various stress intensity factor ranges and the effect of statistical variability of crack retardation behavior. The normalized delayed load cycle, delayed crack length and the minimum crack growth rate are increased with increasing baseline stress intensity factor range when the overload ratio and the number of overload application were constant. The crack retardation under low baseline stress intensity factor range increases by increasing the number of overload application, but the minimum crack growth rate decreases by increasing the number of overload application. A strong linear correlation exists between the minimum crack growth rate and the number of overload applications. And, it was observed that the variability in the crack growth retardation behavior are presented, the probability distribution functions of delayed load cycle, delayed crack length and crack growth life are 2-parameter Weibull. The coefficient of variation of delayed load cycle and delayed crack length for the number of 10 overload applications data are 14.8 and 9.2%, respectively.
The stress conditions acting on the practical structure are complex, and thus most cracks existing in the practical structures are under mixed-mode loading conditions. The effect of shear load component of mixed-mode loading acts more greatly in the stage of crack initiation and initial propagation than crack propagation stage. Hence, research on the behavior in the stage of crack initiation and initial propagation need to be examined in order to evaluate behavior of mixed-mode fatigue cracks. In this study, the crack tip displacement(CTD) was measured by using the direct measuring method(DMM). We examined the behavior at crack tip by determining crack opening load$(P_{op})$. From the test results, the propagation behavior of mixed-mode fatigue cracks was evaluated by considering mixed-mode crack closure. Also, we examined the characteristic of crack propagation under mixed-mode loading with crack propagation direction.
본 논문에서는 작은 인공결함을 가진 표면균열의 진전거동을 밝히기 위하여 용접성이 좋고 강도도 적당하며 내식성이 좋아 해양구호무재 및 용접구호물재로서 널 리 사용되는 5083-H113 알루미늄합금을 준비하고 이재료의 피로표면균열 진전거동에 미치는 응력비의 영향을 균열닫힘과 함께 검토하였다.
Detecting cracks on a concrete structure is crucial for structural maintenance, a crack being an indicator of possible damage. Conventional crack detection methods which include visual inspection and non-destructive equipment, are typically limited to a small region and require time-consuming processes. Recently, to reduce the human intervention in the inspections, various researchers have sought computer vision-based crack analyses: One class is filter-based methods, which effectively transforms the image to detect crack edges. The other class is using deep-learning algorithms. For example, convolutional neural networks have shown high precision in identifying cracks in an image. However, when the objective is to classify not only the existence of crack but also the types of cracks, only a few studies have been reported, limiting their practical use. Thus, the presented study develops an image processing procedure that detects cracks and classifies crack types; whether the image contains a crazing-type, single crack, or multiple cracks. The properties and steps in the algorithm have been developed using field-obtained images. Subsequently, the algorithm is validated from additional 227 images obtained from an open database. For test datasets, the proposed algorithm showed accuracy of 92.8% in average. In summary, the developed algorithm can precisely classify crazing-type images, while some single crack images may misclassify into multiple cracks, yielding conservative results. As a result, the successful results of the presented study show potentials of using vision-based technologies for providing crack information with reduced human intervention.
A slightly curved crack with an eigenstrain is considered. Solutions for a slightly curved crack in a linear isotropic material under asymptotic loading as well as for a slightly curved crack in a linear isotropic material with a concentrated force are obtained from perturbation analyses, which are accurate to the first order of the parameter representing the non-straightness. Stress intensity factors for a slightly curved crack with an eigenstrain are obtained from the perturbation solutions by using a body force analogy. Particular attention is given to the crack path stability under mode I loading. A new parameter of crack path stability is proposed for a crack with an eigenstrain. The path stability of a crack with steady state growth in a transforming material and a ferroelectric material is examined.
Precast deck joints have larger crack width than cast-in-place concrete decks. The initial crack typically occurs at the maximum moment but cracks on precast joints are significant and lead to failure of the deck. The present crack equation is applied to cast-in-place decks, and requires correction to calculate the crack width of precast deck joints. This research aims to study the crack width correction equation of precast decks by performing static tests using high strength and normal strength concrete. Based on experimental results, the bending strength of the structural connections of the current precast deck is satisfied. However it is not suitable to calculate and control the crack width of precast loop connections using the current design equation. A crack width calculation equation is proposed for crack control of precast deck loop joints. Also included in this paper are recommendations to improve the crack control of loop connections.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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