International Journal of Ocean Engineering and Technology Speciallssue:Selected Papers
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제4권1호
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pp.44-50
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2001
Existing surface defects in structural members often act as sites of fatigue crack initiation, and if undetected, these cracks may grow through the thickness of the member, leading to catastrophic failure of the structure. Thus, in-service monitoring of fatigue cracks through reliable and effective nondestructive techniques is an important ingredient in the leak-before-break (LBB) design and safe operation of defects critical structures. An advanced, waveform-based, acoustic emission (AE) technique has been used in this paper to study the characteristics of the signals emanating from the initiation, growth and through-the -thickness penetration of surface fatigue crack in a 6061 aluminum plate. The goal of this experimental study is to determine whether the evolution of the fatigue crocks could be identified from the properties of the waveforms produced during the tests. The AE waveform signals detected at different stages of crack growth was found to have different temporal and spectral characteristics. The data analysis technique presented here can be applied to real-time monitoring of the initiation and propagation of fatigue cracks in structural components.
본 연구에서는 마찰교반용접된 AA7075-T651 판재의 피로균열전파저항의 공간적 불규칙성에 미치는 초기균열위치의 영향에 대하여 고찰되었다. 본 연구의 목적은 3가지 다른 초기균열위치에 따른 피로균열전파저항의 통계적 성질을 특성화하는 것이다. 본 연구에서는 피로균열전파저항 계수를 하나의 확률과정으로 취급하였다. 본 연구를 통하여 모든 초기균열위치의 시험편에 대한 피로균열전파저항 계수는 2-파라메터 Weibull 분포에 잘 따름을 알 수 있었다. 피로균열전파저항 계수의 확률분포의 형상 파라메터는 BM-ICL 시험편이 7.50으로 가장 크게 나타났으며, WM-ICL 시험편이 2.61로 가장 낮았다. 또한 피로균열전파저항 계수의 자기상관함수는 초기균열위치 시험편에 관계없이 모두 지수함수로 평가될 수 있음을 알았다.
마찰교반용접은 일반적인 용접법에 비하여 기계적 성질, 용접결함의 감소, 재료 절감 그리고 짧은 생산시간과 같은 장점 때문에 제작공정에 광범위하게 사용되고 있다. 본 연구의 목적은 이전의 실험 결과를 이용하여 마찰교반용접의 최적 조건을 검토하고 최적의 마찰용접조건에서 접합된 7075-T651 알루미늄 판재의 3가지 다른 영역, 즉 용접재, 열영향부재 그리고 모재에 대한 피로균열전파의 거동을 고찰하는 것이다. 최적의 마찰교반용접조건은 회전속도 800rpm, 이송속도 0.5mm/sec로 결정되었으며, 최적의 마찰교반용접에서 용접된 시험편에 대한 피로균열전파율은 3가지 영역의 재질, 즉 용접재, 열영향부재, 모재와 균열의 구동력에 크게 의존함을 보였다.
The presence of a crack can increase the local stress or strain, which can cause inelastic deformation and significantly reduce the life of a component or structure. Therefore, in this study, the fatigue crack growth (FCG) behaviors of friction stir welded Al 2024-T3 and Al 7075-T6 specimens were examined, with fatigue cracks growing parallel to the dynamically recrystallized zone at variable ${\Delta}K$ values and an R ratio of 0.3. In addition, the FCG values of the base metal Al 2024-T3 and Al 7075-T6 were tested under the same conditions and parameters as comparative groups. The results showed that compared with the base metal Al 2024 specimen, which had the best fatigue property, the welded specimen had only 88% of the fatigue cycles.
The characteristics of mechanical behavior are investigated for Ti-6Al-4V alloy. Four kinds of the specimens are prepared under different heat treatments in order to produce different microstructures. In the present investigations, impact, tensile and fatigue crack growth tests are performed for each test specimen. The results obtained through the investigations are compared. Additionally fr actal dimensions of crack pass are obtained using the box counting method. The results are, 1) the microstructures shows as equiaxed, bimodal and Widmanstatten microstructures respectively, 2) the impact energy and elongation are superior fur the bimodal microstructure, and the hardness and tensile strength are superior fur the Widmanstatten microstructure, 3) the fatigue crack growth rate is similar to all microstructures in low ΔK region while that of equiaxed microstructure is the largest, and that of Widmanstatten microstructure is the lowest in high ΔK region respectively, 4) the fractal dimension D of Widmanstatten microstructure shows higher value than that of the equiaxed and bimodal microstructures under 200 magnification view of the SEM micrographs.
Corrosion fatigue tests were carried out to clarify the influence of acid fog as environmental factor on the fatigue strength of SM55C using rotary bending fatigue tester. The fatigue strength of acid fog specimen extremely decreased about 80% compared to that of distilled water specimen. In acid fog environment, a number of cracks commenced at corrosion pit and coalesced with the adjacent cracks during they propagate, and they formed a single non-propagating circumferential crack under the endurance stress of N=5$\times$10$\^$7/ cycles. Also, the depth of the crack is smaller than that of normal fatigue crack, so the crack has a veil small aspect ratio. The reason of this peculiar crack growth characteristics is that the crack opening-closure behaviors are hindered by corrosion products on the surface crack faces, and hence it is thinkable that the strong corrosion action like anodic dissolution for crack growth in depth direction is weaker compared with surface, resulting from faint pumping action of crack during loading-shedding processes.
Fine grained AZ31 and AZ61 magnesium alloys produced by equal channel angular pressing (ECAP) were tested for investigating tensile and fatigue properties, including microstructure, monotonic tensile flow, fatigue life and crack growth rate. For the two alloys, the yield stress of the ECAPed sample was lower than that of the unECAPed (=as received) sample, because of the fact that the softening effect due to texture anisotropy overwhelmed the strengthening effect due to grain refinement. Grain refinement of the AZ31 and AZ61 alloys through ECAP was found not to be significantly effective in increasing fatigue strength.
The problem of predicting crack propagation in anisotropic solids which is a subject of considerable practical importance is examined. The effect of the second term in the asymptotic expansion of the crack tip stress field on the direction of initial crack extension is made explicitly. We employ the normal stress ratio theory to determine values for the direction of initial crack extension. The theoretical analysis is performed for the wide range of the anisotropic material properties. It is shown that the use of second order term in the series expansion is essential for the accurate determination of crack growth direction in anisotropic solids.
Kim, Sung-Bock;Bae, Sung-Bum;Ko, Young-Ho;Kim, Dong Churl;Nam, Eun-Soo
Applied Science and Convergence Technology
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제26권4호
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pp.79-85
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2017
The crack-free AlGaN template has been successfully grown by using selective area growth with triangular GaN facet. The triangular GaN stripe structure was obtained by vertical growth rate enhanced mode with low growth temperature of $950^{\circ}C$ and high growth pressure of 500 torr. The lateral growth rate enhanced mode of AlGaN for crack-free and flat surface was also investigated. Low pressure of 30 torr and high V/III ratio of 4400 were favorable for lateral growth of AlGaN. It was confirmed that the $4{\mu}m$ -thick $Al_{0.2}Ga_{0.8}N$ was crack-free over entire 2-inch wafer. The dislocation density of $Al_{0.2}Ga_{0.8}N$ was as low as ${\sim}7.6{\times}10^8/cm^2$ measured by cathodoluminescence. Based on the high quality AlGaN with low dislocation density, the ultraviolet laser diode epitaxy with cladding, waveguide and GaN/AlGaN multiple quantum well (MQW) was grown by metalorganic chemical vapor deposition. The stimulated emission at 349 nm with full width at half maximum of 1.8 nm from the MQW was observed through optical pumping experiment with 193 nm KrF laser. We also have fabricated the deep ridge type ultraviolet laser diode (UV-LD) with $5{\mu}m-wide$ and $700{\mu}m-long$ cavity for electrical properties. The turn on voltage was below 5 V and the resistance was ${\sim}55{\Omega}$ at applied voltage of 10 V. The amplified spontaneous emission spectrum of UV-LD was also observed from pulsed current injection.
Rotary bending fatigue tests were carried out to investigate the improvement of fatigue limit in annealed and austempered spheroidal graphite cast iron. Main results obtained are as follows. (1) The tensile strength(hardness) of Series C is higher than that of Series B, and fatigue limits are 245MPa in Series C, 230MPa in Series B and 195MPa in Series A, respectively. (2) The fatigue limits of Series B and Series A are mainly governed by the resistance to fatigue crack initiation. Whereas, the fatigue limit of Series C is governed by the resistance to fatigue crack initiation and growth. The defect size and the resistance to crack initiation and growth should be considered to clarify the fatigue properties in spheroidal graphite cast iron. (3) Improvement of fatigue limit by half-austempering is more reasonable than that of full-austempering treatment in multi defective materials as spheroidal graphite cast iron.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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