To clarify the characteristics of surface damage due to fretting in press-fitted shaft, experimental methods were applied to small scale specimen with different bending load condition. Fatigue tests and interrupted fatigue tests of press-fitted specimen were carried out by rotate bending fatigue test. Macroscopic and microscopic characteristics were examined using scanning electron microscope (SEM), optical microscope or profilometer. It is found that small fatigue cracks are nucleated early in life regardless of bending stress, and thus the most portion of fatigue life on press fits can be considered to be crack propagation process. Most of surface cracks are initiated near the contact edge, and multiple cracks are nucleated and interconnected. Furthermore, the fretting wear rates at the contact edge are increased rapidly at the initial stage of total fatigue life. It is thus suggested that the fatigue crack nucleation and propagation process is strongly related to the evolution of surface profile by fretting wear in press fits.
Since delamination often propagates at the interfacial layer between a surface skin and a foam core, a crack arrester is proposed for the suppression of the delamination. The arrester has a semi-cylindrical shape and is arranged in the foam core and is attached to the surface skin. Here, energy release rates and complex stress intensity factors are calculated using finite element analysis. Effects of the arrester size and its elastic moduli on the crack suppressing capability are investigated. Considerable reductions of the energy release rates at the crack tip are achieved as the crack tip approached the leading edge of the crack arrester. Thus, this new concept of a crack arrester may become a promising device to suppress crack initiation and propagation of the foam core sandwich panels.
This experiment was carried out to investigate the crack of coated Nitrocellulose Lacquer on flatand edge-grained boards of Quercus acutissima, ring-porous wood, and Betula platyphylla var. japonica, diffuse-porous wood, by variations of moisture contents at 7, 13 and 21%. Cold check system was used as an accelerating method for crack development, in which one cycle of the system consisted of 10 replications of each unit cycle, $60^{\circ}C$ for 4hr followdd by $-20^{\circ}C$ for 4hr. The analysis of Nitrocellulose Lacquer characteristics was made by means of water permeation measurement, F.T.I.R. spectroscopy, N.M.R. spectroscopy, gel permeation chromatography, gas chromatography, and D.S.C. The results obtained were as follows: 1. The number of cracks increased with the increasing moisture content of board. 2. The crack of coated film on flat-grained board was fewer in number than on edge-grained board. 3. The crack occurred in Quercus acutissima was more numerous on edge-grained board but less frequent on flat-grained board compared with that in Betula platyphylla var. japonica, respectively. 4. The cold crack vertically developed to the grain both in Quercus acutissima and Betula platyphylla var. japonica. 5. Water permeability in intermediate coated film was lower than in under and top coated film, but the difference was not confirmed between under and top coated film.
본 연구는 압입축에 프레팅이 발생할 경우 프레팅 마모에 의한 접촉형상의 변화가 접촉응력의 분포, 균열발생 위치에 미치는 영향을 분석하고자 하였다. 압입축의 프레팅 피로실험시 측정한 접촉면의 프로파일을 이용하여 유한요소 해석을 수행하고 피로 사이클별 마모형상 변화에 따른 접촉면의 응력 변화를 분석하였다. 접촉면의 응력 해석결과를 이용하여 프레팅 피로손상 파라미터와 다축 피로이론를 적용하여 마모에 따른 균열발생위치의 변화를 해석하고 실험과 비교, 분석하였다. 프레팅 마모에 의해 접촉 끝단의 응력집중은 초기에 급격하게 감소하며, 마모가 진행될수록 응력집중의 위치는 접촉끝단에서 안쪽으로 이동한다. 따라서 프레팅 마모에 의한 접촉응력의 변화가 균열발생 위치의 변차와 다중균열발생의 주요원인임을 명확히 하였다.
Surface edge crack in transversely isotropic piezoelectric material is analyzed. The concentrated antiplane mechanical and inplane electrical loadings are applied to an arbitrary point of the surface, where the impermeable crack boundary condition is imposed. Using Mellin transform the problem is formulated, from which Wiener-Hopf equations are derived. By solving the equations the solution is obtained in a closed form. Mechanical and electric intensity factors and energy release rate are obtained and discussed. This problem could be used as a Green's function to generate the solutions of other problems with the same geometry but of different loading conditions.
A crack emanating from an internal electrode or a conducting damage path in ferroelectric ceramic actuators is analyzed. The boundary of the domain switching zone near the edge of the internal electrode in a ceramic multilayer actuator is determined based on the nonlinear electric theory. The stress intensity factor induced by a ferroelectric domain switching under small scale conditions is numerically obtained for flaws of various sizes near the electrode edge. It is found that stress intensity factor near the crack tip depends on the material property of the electrical nonlinearity.
반도체 칩과 얇은 접착제충의 계면에 존재하는 모서리 균열에 횡방향 인장변형률이 작용하는 경우에 대해 응력확대계수를 조사하고 있다. 이러한 균열들은 자유 경계면 부근에 존재하는 응력 특이성으로 인해 발생할 수 있다. 계면 응력상태를 해석하기 위해서 경계요소법이 사용되고 있다. 복합 응력확대계수의 크기는 균열의 크기에 의존하지만, 균열이 커지면 일정한 값에 수렴한다. 횡방향 인장변형률이 임계값에 도달하면, 계면 균열은 빠르게 전파되리라고 예상된다.
In this study, the elastic plane problem of a layered composite containing an internal or edge crack perpendicular to its boundaries in its lower layer is examined using numerical analysis. The layered composite consists of two elastic layers having different elastic constants and heights. Two bonded layers rest on a homogeneous elastic half plane and are pressed by a rigid cylindrical stamp. In this context, the Finite Element Method (FEM) based software called ANSYS is used for numerical solutions. The problem is solved under the assumptions that the contacts are frictionless, and the effect of gravity force is neglected. A comparison is made with analytical results in the literature to verify the model created and the results obtained. It was found that the results obtained from analytical formulation were in perfect agreements with the FEM study. The numerical results for the stress-intensity factor (SIF) are obtained for various dimensionless quantities related to the geometric and material parameters. Consequently, the effects of these parameters on the stress-intensity factor are discussed. If the FEM analysis is used correctly, it can be an efficient alternative method to the analytical solutions that need time.
전기강판은 모든 형태의 변압기나 모터의 코어 소재로 사용되고 냉간압연 공정에 의해 생산된다. 본 논문에서는 냉간압연 중에 발생하는 전기강판 에지에서의 파단을 예측할 수 있는 손상역학에 기초한 접근법을 제시할 것이다. 손상개시 판단조건으로 수직 인장응력 조건을 도입하였고 손상진전 기법으로 손상 에너지법을 채용하였다. 전기강판 에지의 초기 노치로부터 크랙 발생과 전파 모사를 위해 유한요소법을 이용하였다. 유한요소해석에서 요구되는 물성치는 일반적인 판형 시편과 노치가 있는 판형 시편을 이용하여 인장 테스트를 통해서 확보하였다. 에지 크랙은 롤 바이트의 입측에서 시작되고 롤 바이트 출측에서 급격하게 진전되는 것으로 나타났다. 초기 노치의 길이와 강판의 전방 텐션릴 하중이 커짐에 따라 에지 크랙의 성장길이는 커지는 것으로 나타났다.
무한평판에 묻혀진 크랙에 대한 응력확대계수를 결정하는 전위분포법을 반무한 평판에서의 표면크랙에 확장 적용하였다. 이를 위해 반평면에서의 전위응력의 기본 해가 간단한 복소수 응력함수형태로 얻어졌다. 평형을 이루는 절편적인 분포로부터 응력확대의 계수를 계산하는 새로운 방식을 제안하였으며, 수직표면 크랙과 묻혀진 경사크랙에 대한 기존해와 이 방법의 결과가 상호 비교되었다. 경사진 표면크랙에 대한 계산결과는 유한평판에서의 기존하는 Mapping Collocation 해석과 비교되어 좋은 일치를 보여 주었다. 구부러진 크랙과 대칭으로 가지친 크랙에 대해서는 표면크랙과 묻혀진 크랙사이에 상당한 차이가 있음이 나타났다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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