• 제목/요약/키워드: mixed-mode crack

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가중함수법에 의한 기계적 체결홀에 존재하는 타원호형: 관통균열의 음력확대계수 해석 (II) - 혼합모드 음력확대계수 해석 - (Stress Intensity Factor Analysis of Elliptical Arc Through Cracks at Mechanical Fastener Holes by Weight Function Method (II) - Mixed-Mode Stress Intensity Factor Analysis -)

  • 허성필;양원호;류명해
    • 대한기계학회논문집A
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    • 제25권10호
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    • pp.1671-1677
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    • 2001
  • Cracks at mechanical fastener holes usually nucleate as elliptical comer cracks at the faying surface of the mechanical joints and grow as elliptical arc through cracks. The weight function method for elliptical arc through cracks at mechanical fastener holes has been developed and verified in the part I of this study. In part H, applying the weight function method, the effects of the amount of clearance on the mixed-mode stress intensity (actors are investigated and the change of crack shape is predicted from the analysis for various crack shapes. The stress intensity factors leer inclined crack are analyzed and critical angle at which mode I stress intensity factor becomes maximum is determined.

Equivalent reinforcement isotropic model for fracture investigation of orthotropic materials

  • Fakoor, Mahdi;Rafiee, Roham;Zare, Shahab
    • Steel and Composite Structures
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    • 제30권1호
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    • pp.1-12
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    • 2019
  • In this research, an efficient mixed mode I/II fracture criterion is developed for fracture investigation of orthotropic materials wherein crack is placed along the fibers. This criterion is developed based on extension of well-known Maximum Tensile Stress (MTS) criterion in conjunction with a novel material model titled as Equivalent Reinforced Isotropic Model (ERIM). In this model, orthotropic material is replaced with an isotropic matrix reinforced with fibers. A comparison between available experimental observations and theoretical estimation implies on capability of developed criterion for predicting both crack propagation direction and fracture instance, wherein the achieved fracture limit curves are also compatible with fracture mechanism of orthotic materials. It is also shown that unlike isotropic materials, fracture toughness of orthotic materials in mode $I(K)_{IC}{\mid})$ cannot be introduced as the maximum load bearing capacity and thus new fracture mechanics property, named here as maximum orthotropic fracture toughness in mode $I(K_{IC}{\mid}^{ortho}_{max})$ is defined. Optimum angle between crack and fiber direction for maximum load bearing in orthotropic materials is also defined.

혼합모드 크랙 선단응력의 광탄성해석 (Photoelastic Analysis of Stress Field in the Neighborhood of a Mixed Mode Crack Tip)

  • 백태현
    • 대한기계학회논문집
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    • 제16권11호
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    • pp.2072-2081
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    • 1992
  • 본 연구에서는 다매개변수(multiple parameters)사용시 모드 I과 모드 II에 나타나는 응력장의 특성을 분석하였고, 실험적으로 계산된 응력강도계수를 이론적인 수치해석 및 다른 실험결과에서 얻어진 값과 비교하였다.

최소 변형에너지 밀도 기준의 모호성과 최대 극소 변형에너지 밀도 기준 (Ambiguity of Minimum Strain Energy Density Criterion and Maximum Minimum Strain Energy Density Criterion)

  • 구재민
    • 대한기계학회논문집A
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    • 제25권7호
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    • pp.1155-1162
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    • 2001
  • Sihs minimum strain energy density criterion(SED) often used in the mixed mode problem has the ambiguity of the choice of minimum values. In this paper, as the method to solve the problem of SED, maximum minimum strain energy density criterion is proposed that the crack propagates in the direction of having the maximum among the minimum values of modified strain energy density factor(MS), i.e., sign($\sigma$(sub)$\theta$).Smin.

Fracture analysis for nozzle cracks in nuclear reactor pressure vessel using FCPAS

  • Abdurrezzak Boz;Oguzhan Demir
    • Nuclear Engineering and Technology
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    • 제56권6호
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    • pp.2292-2306
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    • 2024
  • This study addresses cracks and fracture problems in engineering structures that may cause significant challenges and safety concerns, with a focus on pressure vessels in nuclear power plants. Comprehensive parametric three-dimensional mixed mode fracture analyses for inclined and deflected nozzle corner cracks with various crack shape aspect ratios and depth ratios in nuclear reactor pressure vessels are carried out. Stress intensity factor (SIF) solutions are obtained using FRAC3D, which is part of Fracture and Crack Propagation Analysis System (FCPAS), employing enriched finite elements along the crack front. Also, improved empirical equations are developed to allow the determination of mixed mode SIFs, KI, KII, and KIII, for any values of the parameters considered in the study. This study provides practical solutions to assess the remaining life and fail-safe conditions of nuclear reactors by providing accurate SIF determination.

경계요소법에 의한 등분포인장과 굽힘을 받는 유한폭 판재의 혼합 모드 표면균열에 대한 해석 (Analysis of mixed mode surface crack in finite-width plate subjected to uniform tension and bending by boundary element method)

  • 박성완;홍재학
    • 대한기계학회논문집
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    • 제14권6호
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    • pp.1592-1602
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    • 1990
  • 본 연구에서는 최근에 주목되고 급속한 발전을 이루고 있으며 요소분할이 표 면만으로 가능하고 3차원해석에서도 데이터의 준비가 용이할 뿐만 아니라 탄성문제 특 히 균열문제의 해석에서 우수한 결과를 나타내는 경계요소법(boundary element metho- d)을 도입하여 무한영역에 대한 해석해인 Kelvin해를 기본해(fundamental solution)로 하고, 기본해에 대한 성질을 파악하여 3차원 경계요소법에 의한 선형파괴역학의 수치 해석용 프로그램을 개발해서 유한판재에 존재하는 표면균열의 응력확대 계수(Stress Intensity Factor : SIF) 값을 계산 및 비교 검토하고, 나아가서 혼합 모드(mode I+mode II)표면균열로 확장시켜 문제가 되고 있는 유한판재내의 표면균열 확장시켜 문 제가 되고 있는 유한판재내의 표면균열 결함평가의 해석에 유용한 응력확대 계수의 해 를 얻는 것을 목적으로 한다.

$J_k$ 적분을 이용한 이방성 복합적층판에 대한 혼합 모우드 파괴문제의 해석 (Analysis of mixed mode crack problems for anisotropic composite laminates using the $J_k$ integral)

  • 주석재;홍창선
    • 대한기계학회논문집
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    • 제13권3호
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    • pp.479-489
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    • 1989
  • 본 논문에서는 J$_{1}$,J$_{2}$ 적분과 K$_{I}$,K$_{II}$ 사이의 완전한 관계를 좁은 직사각형 경로를 택하여 간판하게 유도하였다. 그리고 유한요소의 해로 J$_{2}$적분을 효율적으로 계산하는 방법을 제시하였다.이미 해가 존재하는 문제 를 본 방법으로 다루어 그 결과를 비교하였고 일방향(unidirectional) 적층판 cantil- ever 평판 내의 single edge crack에 대한 해를 제시하였다.

혼합모드 하중을 받는 균열시편의 피로균열진전거동 평가 (Estimation of Fatigue Crack Growth Behavior of Cracked Specimen Under Mixed-mode Loads)

  • 한정우;우은택;한승호
    • 대한기계학회논문집A
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    • 제39권7호
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    • pp.693-700
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    • 2015
  • 혼합모드 피로하중을 받는 균열을 갖은 CTS 시편에 대하여 균열경로 예측이론과 Tanaka 의 등가 응력확대계수식을 적용하여 피로균열진전거동을 평가하였다. 새롭게 생성되는 균열선단의 응력확대계수 산정은 ANSYS 를 이용한 유한요소법을 통해 이루어졌고, 균열경로와 균열증분은 마이크로소프트 엑셀에 프로그래밍한 균열경로예측식과 Paris 식으로 계산되었다. 균열증분으로 새롭게 생성된 균열선단의 기하학적인 정보는 엑셀의 기능을 이용해 ANSYS 의 KSCON 명령어가 인식할 수 있게 변화시켜 균열모델링을 용이하게 하였다. 반복적인 균열해석을 위해 유한요소법과 엑셀을 결합한 FECTUM(Finite Element Crack Tip Updating Method)을 개발하였다. 개발된 FECTUM 을 편측 3 점 굽힘을 통해 혼합모드의 구현이 가능한 SENB 시편(Single Edge Notched Bend Specimen)에 적용해본 결과, 균열경로는 물론 파단될 때까지의 피로하중 반복수의 차이가 3% 미만으로 잘 일치하는 모습을 보여, 개발된 기법의 타당성을 검증하였다.

임의의 균열표면 하중을 받는 복합채 중앙균열의 응력세기계수 (Stress Intensity Factors for an Interlaminar Crack in Composites under Arbitrary Crack Surface Loadings)

  • 이강용;박문복;김성호
    • 대한기계학회논문집A
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    • 제20권3호
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    • pp.901-909
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    • 1996
  • A model is constructed to evaluate the stress intensity factors(SIFs) for composites with an interlaminar crack subjected to as arbitrary crack surface loading. A mixed boundary value problem is formulated by Fourier integral transform method and a Fredholm integral equation of the second kind is derived. The integral equation is solved numerically and the mode I and II SIFs are evaluated for various shear modulus ratios between each layer, crack length to layer thickness, each term of crack surface polynomial loading and the number of layers. The mode I and II SIFs for the E- glass/epoxy composites as well as the hybrid composites are also evaluated.

균열을 내포하는 직방성재료의 해석 (Analysis of Orthotropic Materials with Crack)

  • 임원균
    • 대한안전경영과학회:학술대회논문집
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    • 대한안전경영과학회 2001년도 춘계학술대회
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    • pp.179-184
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    • 2001
  • The objective of this work is to develop the capability to analyze accurately the mixed-mode propagation of a crack in composite structures with elastic orthotropic material stiffness properties and anisotropic material strength characteristics. We employ the normal stress ratio theory to predict the direction of crack extension. It is shown that the angle of crack extension can be altered by the use of second order term in the series expansion is important for the accurate determination of crack growth direction.

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