The 40\% of wall thickness criterion which has been used as a plugging rule of steam generator tubes is applicable only to a single cracked tube. In the previous studies performed by authors, several global failure prediction models were introduced to estimate the failure loads of steam generator tubes containing two adjacent parallel axial through-wall cracks. These models were applied for thin plates with two parallel cracks and the COD base model was selected as the optimum one. The objective of this study is to verify the applicability of the proposed optimum global failure prediction model for real steam generator tubes with two parallel axial through-wall cracks. For the sake of this, a series of plastic collapse tests and finite element analyses have been carried out fur the steam generator tubes with two machined parallel axial through-wall cracks. Thereby, it was proven that the proposed optimum failure prediction model can be used as the best one to estimate the failure load quite well. Also, interaction effects between two adjacent cracks were assessed through additional finite element analyses to investigate the effect on the global failure behavior.
It has been reported that cracks at mechanical fastener holes usually nucleate as elliptical corner cracks at the faying surface of the mechanical joints and grow as elliptical arc through cracks after penetrating the opposite surface. The weight function method is an efficient technique to calculate the stress intensity factors fur elliptical cracks using uncracked stress field. In this study the weight function method for three dimensional mixed-mode problem applied to elliptical comer cracks Is modified for elliptical arc through cracks and the stress intensity factors at two surface points of elliptical arc through cracks at mechanical fastener holes are analyzed by the weight function method. This study consists of two parts and in part I , the weight function method for elliptical arc through cracks is developed and verified.
The $40\%$ of wall thickness criterion which has been used as a plugging rule is applicable only to a single cracked steam generator tubes. In the previous studies performed by authors, several failure prediction models were introduced to estimate the plastic collapse pressures of steam generator tubes containing collinear or parallel two adjacent axial through-wall cracks. The objective of this study is to examine the failure prediction models and propose optimum ones for non-aligned two axial through-wall cracks in steam generator tubes. In order to determine the optimum ones, a series of plastic collapse tests and finite element analyses were carried out for steam generator tubes with two machined non-aligned axial through-wall cracks. Thereby, either the plastic zone contact model or COD based model was selected as the optimum one according to axial distance between two clacks. Finally, the optimum failure prediction model was used to demonstrate the conservatism of flaw characterization rules for various multiple flaws according to ASME code.
Crack closure and growth behavior of physically short fatigue cracks under random loading are Investigated by performing narrow- and wide-band random loading tests for various stress ratios. Artificially prepared two-dimensional, short through-thickness cracks are used. The closure behavior of short cracks under random loading is discussed, comparing with that of short cracks under constant-amplitude loading and also that of long cracks under random loading. Irrespective of random loading spectrum or block length, the crack opening load of short cracks is much lower under random loading than under constant-amplitude loading corresponding to the largest load cycle in a random load history, contrary to the behavior of long cracks that the crack opening load under random loading is nearly the same as or slightly higher than constant-amplitude results. This result indicates that the largest load cycle in a random load history has an effect to enhance crack opening of short cracks.
Sarfarazi, Vahab;Haeri, Hadi;Shemirani, Alireza Bagher;Zhu, Zheming;Marji, Mohammad Fatehi
Structural Engineering and Mechanics
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제66권5호
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pp.569-582
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2018
Effects of crack separation, bridge area, on the tensile behaviour of concrete are studied experimentally and numerically through the Brazilian tensile test. The physical data obtained from the Brazilian tests are used to calibrate the two-dimensional particle flow code based on discrete element method (DEM). Then some specially designed Brazilian disc specimens containing two parallel cracks are used to perform the physical tests in the laboratory and numerically simulated to make the suitable numerical models to be tested. The experimental and numerical results of the Brazilian disc specimens are compared to conclude the validity and applicability of these models used in this research. Validation of the simulated models can be easily checked with the results of Brazilian tests performed on non-persistent cracked physical models. The Brazilian discs used in this work have a diameter of 54 mm and contain two parallel centred cracks ($90^{\circ}$ to the horizontal) loaded indirectly under the compressive line loading. The lengths of cracks are considered as; 10 mm, 20 mm, 30 mm and 40 mm, respectively. The visually observed failure process gained through numerical Brazilian tests are found to be very similar to those obtained through the experimental tests. The fracture patterns demonstrated by DEM simulations are mostly affected by the crack separation but the tensile strength of bridge area is related to the fracture pattern and failure mechanism of the testing samples. It has also been shown that when the crack lengths are less than 30 mm, the tensile cracks may initiate from the cracks tips and propagate parallel to loading direction till coalesce with the other cracks tips while when the cracks lengths are more than 30 mm, these tensile cracks may propagate through the intact concrete itself rather than that of the bridge area.
Because of the existence of stress interaction field made by other defects and propagating cracks, the structure may be weakened. Therefore in this study, the crack behavior in the interaction field made by two different cracks is studied experimentally. In the experiment, vertical distance between two cracks and applied stress are varied to make different stress interacted field. In addition, the effect of plastic zone is used to examine crack propagation path and rate. Three types of crack propagation in the interacted field were found, and crack propagating path and rate of two cracks were significantly changed according to different applied stress as each crack propagates. And the results are attributed to the effect of the size and shape of the plastic zone.
열 여섯개의 절리 면을 가진 석고 시편을 제작, 일축 압축 실험을 하여 관측된 결과를 절리 면이 두 개 및 세개 가진 시편의 실험 결과와 비교하였다. 그 결과 다중 절리면(열여섯 면)에서 관측된 익형(翼形)크랙, 이차 크랙, 연절리 (連節理) 유형은 절리가 두 개 및 세 개를 가진 시험체와 비슷한 형상을 보였다. 익형 크랙은 절리면과 일정한 각도를 유지한 상태에서 시작하여 안정적으로 진전, 최대 압축응력 방향으로 발달하였으며 이차 크랙 또한 안정적인 진전 양상을 보였으나 높은 하중 상태에서 이차 크랙은 불안정한 진전을 보이며 연절리 현상을 보였다. 이차 크랙의 종류로는 유사 공면(共面) 및 사면(斜面) 이차 크랙이 관측되었다. 연절리 현상은 익형 크랙과 이차 크랙에 의한 절리면의 연결로 나타나며 본 실험에서 네 종류의 연절리 현상이 관측되었다. 관측된 연절리의 발생 형태, 익형 크랙 및 이차 크랙의 초기 발생 응력은 절리면의 간격, 연속성, 경사각, 단선(短線)각도와 절리면의 배열과 관련이 있다.
To study the effects of water-cement ratio changes and cracks on chloride ion transmission rate in cracked concrete, RCM method was adopted to accelerate the diffusion of chloride ion in cracked concrete, and the changes in chloride ion concentration and around the cracks are inferred by finite-element method. The test results show that as far as prefabricated cracks on concrete components are concerned, the width thresholds of two cracks on the concrete specimens with a water-cement ratio of 0.5 and 0.6 are 0.05 mm and 0.1 mm respectively, the width threshold of two cracks on the concrete specimens with a water-cement ratio of 0.4 is 0.05 mm and 0.2 mm respectively; and the results of numerical simulation show that the smaller the water-cement ratio is, the more significant effects of cracks on chloride ion transmission rate are. As a result, more attention shall be paid to the crack prevention, repairing and strengthening for high-strength concrete.
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 after penetrating the opposite surface. In this study mode I, II and III stress intensity factors at two surface points of elliptical arc through cracks at mechanical fastener holes are analyzed by applying weight function method. The weight function method for two dimensional mixed-mode problem is extended to three dimensional one and it is verified.
Abolbashari, Mohammad Hossein;Nazari, Foad;Rad, Javad Soltani
Structural Engineering and Mechanics
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제51권2호
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pp.299-313
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2014
In the first part of this paper, the influences of some of crack parameters on natural frequencies of a cracked cantilever Functionally Graded Beam (FGB) are studied. A cantilever beam is modeled using Finite Element Method (FEM) and its natural frequencies are obtained for different conditions of cracks. Then effect of variation of depth and location of cracks on natural frequencies of FGB with single and multiple cracks are investigated. In the second part, two Multi-Layer Feed Forward (MLFF) Artificial Neural Networks (ANNs) are designed for prediction of FGB's Cracks' location and depth. Particle Swarm Optimization (PSO) and Back-Error Propagation (BEP) algorithms are applied for training ANNs. The accuracy of two training methods' results are investigated.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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