In this study, fracture analysis of orthotropic FGM (Functionally Graded Material) plate having center crack is performed, numerically. Material axis arbitrarily oriented and there is an angle ${\theta}^{\circ}$ between material and crack axes. Stress intensity factors at the crack tips for Mode I are calculated using Displacement Correlation Method (DCM). In numerical analysis, effects of material properties and variation of angle ${\theta}^{\circ}$ between material and crack axes on the fracture behavior are investigated for four different boundary conditions. Consequently, it is found that the effect of ${\theta}^{\circ}$ on stress intensity factor depends on variation of material properties.
This paper highlights a case study that investigates the behaviour of existing bridge, West Terrace Bridge, induced by horizontal seismic loading. Unfortunately the lack of past information related to seismic activity within the NSW region has made it difficult to understand better the capacity of the structure if Earthquake occurs. The research was conducted through the University of Western Sydney in conjunction with Railcorp Australia, as part of disaster reduction preparedness program. The focus of seismic analyses was on the assessment of stress behaviour, induced by cyclic horizontal/vertical displacements, within the concrete slab and steel truss of the bridge under various Earthquake Year Return Intervals (YRI) of 1-100, 1-200, 1-250, 1-500, 1-800, 1-1000, 1-1500, 1-2000 and 1-2500. Furthermore the stresses and displacements were rigorously analysed through a parametric study conducted using different boundary conditions. The numerical analysis of the concrete slab and steel truss were performed through the finite element software, ABAQUS. The field measurements and observation had been used to validate the results drawn from the finite element simulation. It was illustrated that under a YRI of 1/1000 the bottom chord of the steel truss failed as the stress induced surpassed the ultimate stress capacity and the horizontal displacement exceeded the allowable displacement measured in the field observations whereas the vertical displacement remained within the previously observed limitations. Furthermore the parametric studies in this paper demonstrate that a change in boundary conditions alleviated the stress distribution throughout the structure allowing it to withstand a greater load induced by the earthquake YRI but ultimately failed when the maximum earthquake loading was applied. Therefore it was recommended to provide a gap of 50mm on the end of the concrete slab to allow the structure to displace without increasing the stress in the structure. Finally, this study has proposed a design chart to showcase the failure mode of the bridge when subjected to seismic loading.
Variable thickness plates are commonly encountered in the majority of mechanical/structural components of industrial applications. And, as a result of the unsymmetry of the structure or the load and the anisoptropy of the materials, the cracks in engineering structures are generally subjected to combined stresses. In spite of considerable practical interest, however, a few fracture mechanics study on combined mode crack in a variable thickness plate have carried out. In this respect, combined mode I/III stress intensity factors $K_I$ and $K_III$ at the crack tip for a variable thickness plate were obtained by 3-dimensional finite element analysis. Variable thickness plates containing a central slant crack were chosen. The parameters used in this study were dimensionless crack length $\lamda$, crack slant angle $\alpha$, thickness ratio $\beta$ and width ratio $\omega$. Stress intensity factors were calculated by crack opening displacement(COD) and crack tearing displacement(CTD) method.
Concrete pipes are considered important structures playing integral role in spread of cities besides transportation of gas as well as oil for far distances. Further, concrete structures under seismic load, show behaviors which require to be investigated and improved. Therefore, present research concerns dynamic stress and strain alongside deflection assessment of a concrete pipe carrying water-based nanofluid subjected to seismic loads. This pipe placed in soil is modeled through spring as well as damper. Navier-Stokes equation is utilized in order to gain force created via fluid and, moreover, mixture rule is applied to regard the influences related to nanoparticles. So as to model the structure mathematically, higher order refined shear deformation theory is exercised and with respect to energy method, the motion equations are obtained eventually. The obtained motion equations will be solved with Galerkin and Newmark procedures and consequently, the concrete pipe's dynamic stress, strain as well as deflection can be evaluated. Further, various parameters containing volume percent of nanoparticles, internal fluid, soil foundation, damping and length to diameter proportion of the pipe and their influences upon dynamic stress and strain besides displacement will be analyzed. According to conclusions, increase in volume percent of nanoparticles leads to decrease in dynamic stress, strain as well as displacement of structure.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.28
no.12
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pp.1897-1905
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2004
In many part of machines or structures that made of bimaterial bonded with two dissimilar materials, most failures occur at their interface. Therefore, the accurate analysis of fracture characteristics and the evaluation of mechanical strength for interfacial crack are essential when we design those structures. In this research, stress and displacement components in the vicinity of stationary interfacial crack tip in the two dissimilar isotropic bimaterials are established. Hereafter, the stress components established in this research can be applied to the photoelastic hybrid method which can be used to analyze the fracture behavior of the two dissimilar isotropic bimaterials.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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v.17
no.8
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pp.1875-1882
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1993
Variable thickness plates are commonly used as structural members in the majority of industrial sectors. Previous fracture mechanics researches on variable thickness plates were limited to mode I loading cases. In practice, however, cracks are usually located inclined to the loading direction. In this respect, combined mode(mode I/II) stress intensity factors $K_{I}$ and $K_{II}$ at the crack tip for a variable thickness plate were obtained by 3-dimensional finite element analysis. Variable thickness plates containing a slant edge crack were chosen. The parameters used in this study were dimensionless crack $length{\lambda}$, slant $angle{\alpha}$, thickness $ratio{\beta}$ and width ratio{\omega}$. Stress intensity factors were calculated by crack opening displacement(COD) and crack sliding displacement(CSD)method proposed by Ingraffea and Manu.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.25
no.3
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pp.548-553
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2001
A new method to estimate the elastic-plastic J-integral and the crack tip opening displacement (COD) for circumferential through-wall cracked pipes under tension and under bending is proposed for Leak-Before-Break (LBB) analysis. Being based on the reference stress method with further modifications, the proposed method is simple to use and easy to be generalised in practice. Comparison of the CODs, predicted using the proposed method with published pipe test data show overall excellent agreement.
The standard numerical approximation of structural displacement field leads to the thickness-wise transverse shear stress distributions which are quite different from the exact ones. To overcome this inherent problem, an effective and reliable post-processing method is presented based on the strain recovery and the stress equilibrium, particularly for functionally graded cylindrical and conical elastic panels. The present method is developed in the framework of locking-free 2-D natural element method. Through the recovery of displacement component-wise derivatives, the element-wise discontinuous in-plane strain distributions are enhanced to be globally continuous and smoothened. And, using the continuous in-plane strains, the troublesome poor transverse shear stress distributions are enhanced through the thickness-wise integration of static equilibrium equations. The validity of present post-processing method is verified through the comparison with the reference solutions. In addition, the comparative experiments are also performed to investigate the difference between the present method and other available post-processing methods. The numerical results confirm that the present method provides the accurate transverse shear stress distributions which are consistent with the reference solutions and much better than other available methods.
The effect of temperature on stress corrosion cracking o f Al-brass used in vessel heat exchanger tube was studied in 3.5% NaCI + 0.1% $NH_4OH$ solution. The SCC test using a CDT(constant displacement test) and the specimens using a SEN(single edge notched) specimens. For setting the environment similar to working environment of a heat exchanger, the specimens was immersed in solution and solution flow onto the specimens were performed. The results are as follows : The latent time of stress corrosion crack occurrence gets shorter, as the temperature gets higher. Dezincification phase showed around the crack occupy wider range, as the temperature gets higher. Zn composition falls under 4% at the dezincifiction area.
Journal of the korean Society of Automotive Engineers
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v.13
no.5
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pp.51-64
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1991
In this paper, an attempt is made to analyze the impulsive stress directly underneath the concentrated impact point for a supported square plate by using the three-dimensional dynamic theory of elasticity and the potential theory of displacement (stress function) on the supposition that the load, F$_{*}$0 sin .omega.t, acted on the central part of it. The results obtained from this study are as follows: 1. The impulsive stress cannot be analyzed directly underneath the acting point of concenrated impact load in privious theories, but can be analyzed by using the three-dimensional dynamic theory of elasticity and the potential theory of displacement. 2. Theorically, with increasing the pulse width of applied load, it was possible to clarify that the amount of stress in the point of concentrated impact load was increased and that of stress per unit impulse was decreased. 3. The numerical inversion of laplace transformation by the use of the F.F.T algorithm contributes the reduction of C.P.U time and the improvement of the accuracy or results. 4. In this paper recommended, it is found that the approximate equation of impact load function P (.tau.) = A.tau. exp (-B.tau.), and P (.tau.) =0.85A exp (-B.tau.) sinC.tau. could actually apply to all impact problem. In compared with the experimental results, the propriety of the analytical method is reasonable.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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