For the $\beta$=1 specimen with constant thickness, Crack growth rate is smoothly increasing in the a-N curve. On the other hand for $\beta$=2 specimen with various thickness, the inflection point is observed in crack growth rate near the thickness interface. da/dN before the inflection point is increased, and da/dN after the point is decreased, compared to the $\beta$=1 specimen. da/dN near the thickness interface is approached zero. The descending point was observed earlier as $\beta$ increased. Considering the relation between da/dN and λ, the crack propagation rates for the case of $\beta$ =1 incrased almost linearly, however, the crack propagation rates for $\beta$=2,3 decreased more rapidly near the thickness interface. Additionally, the decreased point in da/dN for $\beta$=3 is farther from the thickness interface than the case for $\beta$ =2.
본 연구에서는 회전굽힘응력하에서 비관통노치를 갖는 재료의 피로거동을 분 석하기 위하여 우선 시험편의 반지름에 해당한 심공노치를 갖는 시험편을 준비하고 이 시험편이 고, 중간, 저응력을 받는경우 작용응력의 대소에 의한 표면 및 내부크랙전파 특성과 함께 크랙면형상변화 관계를 검토하였다.
Murthy, A. Ramachandra;Vishnuvardhan, S.;Saravanan, M.;Gandhi, P.
Structural Engineering and Mechanics
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제81권5호
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pp.565-574
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2022
The infrastructures such as offshore, bridges, power plant, oil and gas piping and aircraft operate in a harsh environment during their service life. Structural integrity of engineering components used in these industries is paramount for the reliability and economics of operation. Two regression models based on the concept of Gaussian process regression (GPR) and Minimax probability machine regression (MPMR) were developed to predict stress intensity factor range (𝚫K). Both GPR and MPMR are in the frame work of probability distribution. Models were developed by using the fatigue crack growth data in MATLAB by appropriately modifying the tools. Fatigue crack growth experiments were carried out on Eccentrically-loaded Single Edge notch Tension (ESE(T)) specimens made of API 5L X65 Grade steel in inert and corrosive environments (2.0% and 3.5% NaCl). The experiments were carried out under constant amplitude cyclic loading with a stress ratio of 0.1 and 5.0 Hz frequency (inert environment), 0.5 Hz frequency (corrosive environment). Crack growth rate (da/dN) and stress intensity factor range (𝚫K) values were evaluated at incremental values of loading cycle and crack length. About 70 to 75% of the data has been used for training and the remaining for validation of the models. It is observed that the predicted SIF range is in good agreement with the corresponding experimental observations. Further, the performance of the models was assessed with several statistical parameters, namely, Root Mean Square Error (RMSE), Mean Absolute Error (MAE), Coefficient of Efficiency (E), Root Mean Square Error to Observation's Standard Deviation Ratio (RSR), Normalized Mean Bias Error (NMBE), Performance Index (ρ) and Variance Account Factor (VAF).
The technique of fretting fatigue test was developed and fretting fatigue tests of A12024-T4 were conducted under several conditions. The newly developed calibration methods for measuring surface contact tractions showed good linearity and repeatability. The plate type specimen to which tow bridge type pads were attached and vision system was used to observe the crack behaviour. The oblieque cracks appeared in the early stage of crack growth and they became mode I cracks as they grow about 1 mm. The mode I transition points were found to be longer when surface tractions are higher or bulk stress is lower. Before the crack becomes mode I crack, 'well point' where crack grow about rate is minimum, was detected under every experimental condition. The crack behaviour was found to be affected by surface tractions, contact area, bulk stress. It was also found that partial slip and stick condition is most detrimental and the crack starts from the boundary of stick and slip. For gross slip crack started at the outside edge of pad. After crack mode transition, fretting fatigue cracks showed almost same behaviour of plain mode I fatigue cracks. Equivalent stress intensity factor was used to analyze the behaviour of fretting fatigue cracks and it was found that stress intensity factors can be applied to fretting fatigue cracks.
Near-threshold fatigue crack growth characteristics was investigated on the Ni-Cr-Mo-V low alloy steel, which has the different microstructure obtained by tempering at various temperature. The specimens were austenized at $950^{\circ}C$ and then followed by tempering at $200^{\circ}C$, $530^{\circ}C$ and $600^{\circ}C$. Strain rate was obtained from strain gauge attached on the crack tip and crack opening point was observed through load-strain curve. Threshold stress intensity range(${\Delta}K_{th}$) was increased with increasing tempering tempuerature, but the effective threshold stress intensity rage (${\Delta}K_{eff,\;th}$) was not affected with the increasing temperature. Grain size increased with increasing tempering temperature.
Fatigue strength of high strengthsteels are variable with many different surface treatment. It is well known that residual compressive stress retard fatigue crack growth rate(or arrest crack). High strngth steels are manufactured by following process. Heat treatment, shot peening and chromium plating process. High strength steel(HRC40 or above) which are subjected to fatigue load and dynamic load, chromium plated parts shall be peened in accordance with requirements and baked after plating. The purpose of this paper is to compare and discuss the influence of surface treatment and hydrogen embrittlement on fatigue strength of high strength steel. Therefore, fatigue test was performed to investigate influence of surface treatment. The results shows that shot peening is very effect method in creasing fatigue life and after plating, baking process is essential to prevent hydogen failure. In this paper, the experimental investigation is made to clarify the influence of shot peening conditions and baking process on fatigue strength of high strength steel.
A simulation program concerned with multi-surface fatigue cracks which initiated at the semi-circular surface notches has been developed to predict their growth and coalescence behaviors at the elevated temperature. Three kinds of coalescence models such as SPC(surface point connection), ASME and BSI(British Standards Institution) conditions were applied, and the results of the simulation were compared with those of the experiment. This simulation is able to enhance the reliance and integrity of structures especially under the elevated temperature which have lots of difficulties in experiments and applications. This shows that the simulation result has utility for fatigue life prediction. Even though all the specimens were the same shape, the error rate was increased in accordance with the applied stress to the specimen. Among the material constants C and m in the narrow band, the results applied upper values of the band to the simulation has shown quite small error compared with the experiment results.
The effect of stress factors on the growing process of stress corrosion cracking (SCC) of the sensitized 18-8 stainless steel in high temperature water was investigated using equations of crack growth rate derived from applying electric circuits to SCC corrosion paths. Three kinds of cross sections have to be considered when electric circuit is constructed using total current. The first is ion flow passage area, $S_{sol}$, of solution in crack, the second is total dissolving surface area, $S_{dis}$, of metal on electrode of crack tip and the third is dissolving cross section, $S_{met}$, of metal on grain boundary or in base metal or in welding metal. Stress may affect each area. $S_{sol}$ may depend on applied stress, $\sigma_{\infty}$, related with crack depth. $S_{dis}$ is expressed using a factor of $\varepsilon(K)$ and may depend on stress intensity factor, K only. SCC crack growth rate is ordinarily estimated using a variable of K only as stress factor. However it may be expected that SCC crack growth rate depends on both applied stress $\sigma_{\infty}$ and K or both crack depth and K from this consideration.$\varepsilon(K)$ is expressed as ${\varepsilon}(K)=h_2{\cdot}K^2+h_3{\cdot}K^3$ when $h_{2}$ and $h_{3}$ are coefficients. Also, relationships between SCC crack growth rate, da/dt and K were simulated and compared with the literature data of JBWR-VIP-04, NRC NUREG-0313 Rev.2 and SKIFS Draft. It was pointed out in CT test that the difference of distance between a point of application of force and the end of starter notch (starting point of fatigue crack) may be important to estimate SCC crack growth rate. An anode dissolution current density was quantitatively evaluated using a derived equation.
본 연구에서는 피로 하중 및 크리프 하중을 받는 Mod.9Cr-1Mo (ASME Grade 91)강 시편에 대한 일련의 실험결과로부터 재료물성치인 고온 균열진전 모델을 개발하였다. 이 균열진전 모델은 크리프-피로하중을 받는 균열체의 결함평가에 사용되는 물성치이다. 한국원자력연구원이 수행한 일련의 피로 균열진전(FCG) 속도 실험 및 크리프 균열진전(CCG) 속도 실험 결과로부터 균열진전 모델을 결정하고, 이를 프랑스의 고온 설계 기술기준인 RCC-MRx 와 비교함으로써 설계 물성치의 보수성에 대해 검토하였다. RCC-MRx 는 FCG 모델 및 CCG 모델을 Section III Tome 6 에서 제공하고 있는데, 실험으로부터 결정한 균열진전 모델과 비교한 결과 RCC-MRx 의 FCG 모델은 보수적인 것으로 나타난 반면 CCG 모델은 비보수적인 것으로 나타나 동 물성치에 대한 검증이 필요한 것으로 나타났다. 또한 본 연구에서는 기계적 강도 및 크리프 시험결과에 대해서도 RCC-MRx 의 물성치와 비교 및 분석하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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