Themo-mechanical analysis was carried out using the finite element method for the steel shell of a cupola furnace. When the outer surface of the shell was cooled with water to within the temperature range of 35-80 ℃ during operation of the cupola, the inner surface of the shell was expected to exhibit a temperature of 65-248 ℃ based on heat transfer analysis. The shell was also expected to have an equivalent stress range of 100-280 MPa in the outer surface over the temperature range examined. Upon cooling the shell to obtain an outer surface temperature <80 ℃, the maximum equivalent stress of the shell did not exceed the yield strength. Although the temperature of the outer surface varied between 35 and 80 ℃ periodically due to the cooling control problem, the fatigue stress at the outer surface of the shell was calculated to be within the fatigue strength. During a non-operational period to examine the system between furnace operations, the thermal stress presented in the shell was sufficiently low to reach the desired yield strength and fatigue limit.
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.
As it recently appears that Life Cycle Cost Analysis may be considered as new methodology for economic valuation of infrastructure many researches have been made to assess LCC(Life Cycle Cost) of each facility based on a reasonable methods. In general, LCC is composed of construction cost and expected maintenance repair cost. And especially, maintenance repair cost must be estimated to enhance the reliability through systematic and reasonable methods. However in Korea, because high speed railway steel bridges are recently constructed no direct statistical data are available for the account of the maintenance cost and then their maintenance characteristics are not linear yet. Therefore, the approach proposed in the paper utilizes a theoretical determination and degradation of the corrosion and fatigue of the bridges based on Rahgozar et al.(2006)'s model on fatigue notch factor considering into the corrosion to incorporate the corrosion effect into the fatigue strength reduction model. And then, the corresponding probability of failure is calculated in terms of the reliability index using S-N curve to formulate the fatigue limit state. Therefore, this paper proposes the minimum Life Cycle Cost through optimum maintenance plan analysis of high-speed railway steel bridges under construction. Finally, this paper reviews the proposed model in oder to confirm the applicability and feasibility by appling it to high speed railway steel bridges under construction
The aim of this study is to find out the relationships between the microstructures of SM45C(AISI1045) steel and fatigue crack propagation behaviour. Three microstructures such as (i) as received (fully annealed). (ii) water quenched and tempered, and (iii) oil quenched and tempered were used for fundamental mechanical testing and fatigue crack proagation test. The microstructures of (ii) and (iii) showed superior in tensile strength to (i). Resistance against fatigue crack propagation was higher in structure (i), while tensile properties were better in structures (ii) and (iii). It is believed due to that the enhancement of roughness of fracture surface obsered in structure (i) increases ${\Delta}Kth$ and lowers fatigue crack growth rate. However it does not necessarily mean the quenched and tempered structures (ii) and (iii) are undesirable for the engineering component because fatigue limit in low cycle test appears usually higher in the microstructures of higher strength.
본 연구에서는 CT시험편을 이용하여 소규모 항복조건하에서 하한계(near threshold)영역과 안전균열성장(제II)영역의 균열진전거동을 파악하고 피로균열 진전속도와 음향방출거동, 파단면 특성을 각각 비교, 고찰하여 각 파라미터간의 상관 관계 및 유용성을 검토하고자 한다.
Bake hardening steels have to resist strain aging to prevent the yield strength increment and stretcher strain during press process and to enhance the bake hardenability during baking process after painting. The bake hardening steels need to control the solute carbon and the solute nitrogen to improve the bake hardenability. Ti and/or Nb alloying for nitride and carbide precipitation and low carbon content below 0.003% are used to solve strain aging and formability problem for automotive materials. However, in the present study, the effect of micro-precipitation of copper sulfide on the bake hardenability and fatigue properties of extremely low carbon steel has been investigated. The bake hardenability of Cu-alloyed bake hardening (Cu-BH) steel was slightly higher (5 MPa) than that of Nb-alloyed bake hardening (Nb-BH) steel, but the fatigue limit of Cu-BH steel was far higher (45 MPa) than that of Nb-BH steel. All samples showed the ductile fracture behavior and some samples revealed distinct fatigue stages, such as crack initiation, stable crack growth and unstable crack growth.
본 연구에서는 고속철도 강합성형 교통비 동적해석에 기반한 피로신뢰성평가 기법을 제시하고 동조질량감쇠기의 효과를 피로수명연장 측면에서 검토하였다. 피로 신뢰성 평가를 수행하기 위하여 S-N 곡선 및 선형누적손상이론을 이용하여 한계상태식을 설정하였다. 열차 속도와 교량 감쇠비의 불확실성을 고려하여 교량에 대한 반복적인 동적해석을 수행하고, 이 결과로부터 전체 교량수명동안에 교량이 받는 피로 손상도와 연관된 확률변수의 특성을 통계적으로 추정하였다. 최종적으로 결정된 확률변수와 한계상태식에 개선된 일계이차모멘트법(AFOSM)을 적용하여 피로 신뢰도 지수를 산정하였다. 40m 지간 강합성교량의 수치모사로부터 동조질량감쇠기 장착여부에 따라 피로 신뢰도 지수를 평가하고 그 결과를 제시하였다.
실온에서 인코넬 718의 UNSM(Ultrasonic nanocrystal surface modification)처리재, 수소취화재(100 bar, $300^{\circ}C$에서 120 h) 및 수소취화재의 UNSM처리재의 회전굽힘피로시험에 의해 얻어진 결과, 수소취화재는 미처리재의 S-N곡선보다 피로수명이 약 10~20 % 감소하며 부식피로나 비철재료처럼 피로한도 없이 점진적으로 감소하였다. 표면균열수는 수소취화의 영향으로 평균입경($13{\mu}m$)보다 작은 균열의 비율이 약 80 %를 차지하였다. 결정입계, 표면 흠 등에 수소침투에 의한 취화현상으로 티어링(tearing)하면서 복수로 발생한 작은 표면균열은 불규칙적으로 분포하며 티어링하면서 성장, 합체되어 피로수명이 감소하는 것으로 추정된다. 미처리재에 비해서 UNSM처리재의 피로수명은 전 영역에서 크게 증가하였고, 수소취화된 시험편을 UNSM 처리한 후 피로시험을 실시하면 700 MPa에서 10배 이상, 600 MPa에서 20배 이상 증가하였다.
본 논문에서는 고주파 열처리된 SAE1055 베어링강의 경도에 따른 피로 거동 및 이의 확률론적 평가를 수행하였다. 이를 위하여 경도 수준에 따른 5 종류의 시험편(A : 원재료, B : HV390-전경화, C : HV510-전경화, D : HV700-전경화 및 E : HV-700 표면경화)를 준비하였다. 피로시험은 4 점 회전굽힘 피로시험기를 이용하여 응력비 R=-1 의 조건하에서 수행하였다. 그 결과, SAE1055 강의 피로 거동은 경도에 따라 크게 변화하였으나 HV510 수준이상에서는 피로한도의 증가는 관찰되지 않았다. 또한 피로 파손기구에 대한 경도의 영향을 평가하기 위하여 SEM(scanning electron microscope)을 이용한 파면 관찰을 수행하였다. 피로수명의 통계적 특성은 P-S-N(probabilistic S-N) 곡선을 이용하여 평가되었으며 이에 대한 경도의 영향은 잔류치 해석(residue analysis)을 통하여 수행하였다.
부식은 기계류나 금속 부품의 성능과 수명을 저해하는 가장 큰 요인으로 작용하고 있다. 이 논문에서는 쇼트피닝이 부식환경하에서 Al 7075-T6의 피로수명에 미치는 쇼트피닝의 효과를 연구하였다. 쇼트피닝한 시험편의 피로한도는 약 52% 증가하는 것으로 나타났으며, 금속재 부품의 피로수명을 크게 연장시키는 것으로 보인다. 쇼트피닝을 한 시험편과 쇼트피닝 하지 않은 시험편을 1주에서 1년까지 비교 시험한 결과 부식은 피로강도를 현격히 감소시켰다. 쇼트피닝을 하였을 경우에는 부식에 의해 6개월 까지는 피로강도 및 피로수명이 감소하지 않은 것으로 나타났다. 따라서 쇼트피닝 가공이 금속재료의 수명에 대한 부식의 영향을 크게 감소시키는 효과가 있음을 알 수 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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