Fatigue behaviour of partially penetrated butt-welded joints in high strength steel plates, in which crack-like structural defect, i.e. lack of penetration(LOP), is inevitably introduced during welding processes, was investigated. Fatigue lives of two types of welded joints, namely X-grooved and K-grooved joints, were experimentally determined first. Observed fatigue crack propagation behaviours of the partially penetrated butt-welds were interpreted through considering 3-dimensional semi-elliptical crack shape in front of the LOP. Based on such interpretation, a fracture mechanical method to estimate stress intensity factors at the crack tip was proposed. Since the fatigue lift of the partially penetrated butt-welds was strongly influenced by the ratio of size of the LOP to thickness, D/t, the D/t was used as a main parameter to calculate the fatigue lift by using the proposed method. Comparison of the fatigue lift obtained experimentally and analytically agreed well with each other. Hence it is suggested that the method used in this work to predict fatigue lift of the partially penetrated butt-welds can be applied to real cases with improved lift-prediction capability.
This study investigates the appropriate range of reverse bending load for the CTOD test of thick weld by observing improvement of pre-crack shape and determination of the limit applicable load. In order to do it, the effect of the amount of the reverse bending load on the maximum deviation of the pre-crack length was investigated by the extensive tests, and the variation of plastic zone size in way of the crack tip under reverse bending load were evaluated by FEA. With the results obtained by the experiments and FEA, the proper range of reverse bending load was suggested. The effectiveness of the reverse bending method was verified by examining the pre-crack straightness after CTOD tests of thick weld specimens with various thickness and strength.
Coating of amorphous nitride thin layers, such as boron nitride (BN) and carbon nitride (CN), has been performed on carbon nanotubes (CNTs) for the purpose of enhancing their electron-emission performances because those nitride films have relatively low work functions and commonly exhibit negative electron affinity behavior. The CNTs were directly grown on metal-tip (tungsten, approximately 500 nm in diameter at the summit part) substrates by inductively coupled plasma-chemical vapor deposition (ICP-CVD). Sharpening of the tungsten tips were carried out by electrochemical etching. Morphologies and microstructures of BN and CN films were analyzed by field-emission scanning electron microscopy (FE-SEM), energy dispersive x-ray (EDX) spectroscopy, and Raman spectroscopy. The electron-emission properties (such as maximum emission currents and turn-on fields) of the BN-coated and CN-coated CNT-emitters were characterized in terms of the thickness of BN and CN layers.
Numerical studies were performed to examine the effects of notch location of impact specimens on the failure behavior of HAZ (heat affected zone) when Charpy V-notch impact test were made at a low temperature ($1^{\circ}C$). Carbon steel plate (SA-516 Gr. 70) with thickness of 25mm for pressure vessel was welded by SMAW (shielded metal-arc welding) and specimens were fabricated from the welded plate. Charpy tests were then performed with specimens having different notch positions of specimens varying from the fusion line through HAZ to base metal. A series of finite element analysis which simulates the Charpy test and crack propagation initiating at the tip of V-notch was carried out as well. The finite element analysis takes into account the irregular fusion line and non-homogenous material properties due to the notch location of the specimen in HAZ. Results reveals that the energies absorbed during impact test depend significantly on the notch location and direction of specimen. Finite element analysis also demonstrates that the notch location of specimens, to a great extent, influences the reliability and consistency of the test.
The aim of this work is conduct the study on light weight and structural performance improvement of the composite wind power blade. GFRP (Glass Fiber Reinforced Plastic) pre-empted by CFRP(Carbon Fiber Reinforced Plastic), the major material of wind power blade, was identified the superiority of mechanical performance through the tensile and fatigue test. SENT(Single Edge Notched Tension) specimen fracture test was conducted on the specimen that laminated together 2 ply CFRP with 4 ply GFRP through DIC(Digital Image Correlation) analysis. The SENT specimen thickness and $a_0/W$ ratio is 1.45 mm and 0.2, respectively. The fracture test accomplished with displacement control with 0.1 mm/min at the room temperature. The experimental apparatus used for the fracture test consisted of a 50kN universal dynamic tester and CCD camera connected to a personal computer (PC), which was used to record images of the specimen surface. Following data acquisition, the images and load-displacements were transferred to the PC, on which the DIC software was implement. The experiment and DIC analysis results show that CFRP/GFRP laminated composite exhibits improvement of the strength, compared with that of the existing blade material. This study shows the result that the strength of CFRP rotor blade of wind turbine satisfies through the experimental and DIC method.
Sohankar, A.;Esfeh, M. Kazemi;Pourjafari, H.;Alam, Md. Mahbub;Wang, Longjun
Wind and Structures
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v.26
no.5
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pp.317-329
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2018
Wake characteristics of the flow over a finite square prism at different incidence angles were experimentally investigated using an open-loop wind tunnel. A finite square prism with a width D = 15 mm and a height H = 7D was vertically mounted on a horizontal flat plate. The Reynolds number was varied from $6.5{\times}10^3$ to $28.5{\times}10^3$ and the incidence angle ${\alpha}$ was changed from $0^{\circ}$ to $45^{\circ}$. The ratio of boundary layer thickness to the prism height was about ${\delta}/H=7%$. The time-averaged velocity, turbulence intensity and the vortex shedding frequency were obtained through a single-component hotwire probe. Power spectrum of the streamwise velocity fluctuations revealed that the tip and base vortices shed at the same frequency as that ofspanwise vortices. Furthermore, the results showed that the critical incidence angle corresponding to the maximum Strouhal number and minimum wake width occurs at ${\alpha}_{cr}=15^{\circ}$ which is equal to that reported for an infinite prism. There is a reduction in the size of the wake region along the height of the prism when moving away from the ground plane towards the free end.
An automatic welding equipment for thick plates requires the capability of the seam tracking of the weld line which often includes misalignment of the workpiece and variation of groove width. In this study, an automatic welding equipment and control algorithms based on the arc sensor were proposed for the GMA welding of thick plates which had misalignment and gap variation. The developed system being constituted with 5 axis can be automatically controlled by computer and also automnatically set the welding conditions such as welding current, and voltage. The proposed algorithms for the seam tracking in multi-pass welding of the thick plates were constituted as follows : the detection of weaving-end point for findng the variation of groove width, the control of welding velocity for acquiring a constant thickness deposition of weld metal, and the calculation of groove width and height of an arbitrary pass in the multi-pass weld. As results of the application of the system, it was revealed that the system had a good capability in seam tracking and made an excellent weld quality in V groove butt joint.
Microminiature heat exchanger has been applied to the gas turbine in order to increase energy efficiency. During the production of microminiature heat exchanger, however, it is very difficult to weld tube to tubesheet. In this study, therefore, welding process of resistance ring projection was used, and weld tensile tests were performed. Sound weld joint was obtained as a result of applying resistance ring projection welding to microminiature heat exchanger to tubesheet. Cold weld occurred at under 1600A. Even though tensile strength was increased with increasing current, splash occurred and tensile strength decreased at 2000A due to the excessive current. Therefore it was determine that the optimal current is 1900A. As result of tensile tests based on ASME code for tube to tubesheet weldment, rupture position was weldment due to Fs(Fractured section) of nugget, which was smaller than tube thickness (t), and it was proven as a partial strength welding because of the average joint efficiency fr = 0.90.
Finite element analysis for the stress intensity factor (SIF) at the skin/stiffener structure with inclined central crack repaired by composite stiffened panels is developed. A numerical investigation was conducted to characterize the fracture behavior and crack growth behavior at the inclined crack. In order to investigate the crack growth direction, maximum tangential stress (MTS) criterion are used. Also, this paper is to study the performance of the effective bonded composite patch repair of a plate containing an inclined central through-crack. The main objective of this research is the validation of the inclined crack patching design. In this paper, the reduction of stress intensity factors at the crack-tip and prediction of crack growth direction are determined to evaluate the effects of various non-dimensional design parameter including; composite patch thickness and stiffener distance. We report the results of finite element analysis on the stiffener locations and crack slant angles and discuss them in this paper. The research on cracked structure subjected to mixed mode loading is accomplished and concludes that more work using a different approaches is necessary. The authors hope the present study will aid those who are responsible for the repair of damaged aircraft structures and also provide general repair guidelines.
Proceedings of the Korean Society of Marine Engineers Conference
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2006.06a
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pp.53-54
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2006
Experimental analyses on the Hydroelastic Flow-Structure Interactions on pulsed impinged jet is measured with the FSIMS(Flow-Structure Interaction Measurement System. The nozzle diameter is D=15mm and two major experiments have been carried out for the cases of the distance between the nozzle tip to the elastic wall is 6.0. The pulsed jets were controlled by a solenoid valve and were impinged onto an elastic plate (material: silicon, diameter: 350mm, thickness: 0.5mm, hardness: 15). The Reynolds numbers were 20,000 and 24,000 when the jets were impinged with the volume velocities. The results showed that the elastic plate moved slightly to the opposite direction of the jet direction at the time of valve opening. It has been shown that the vortices travelling over the surface of the wall made the elastic wall distorted locally due to a vector forces between rotating forces of the vortex and a newly-incoming flow.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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