Fatigue crack growth retardation of 304 L stainless steel is studied using a neutron diffraction method. Three orthogonal strain components(crack growth, crack opening, and through-thickness direction) are measured in the vicinity of the crack tip along the crack propagation direction. The residual strain profiles (1) at the mid-thickness and (2) at the 1.5 mm away from the mid-thickness of the compact tension(CT) specimen are compared. Residual lattice strains at the 1.5 mm location are slightly higher than at the mid-thickness. The CT specimen is deformed in situ under applied loads, thereby providing evolution of the internal stress fields around the crack tip. A tensile overload results in an increased magnitude of the compressive residual stress field. In the crack growth retardation, it is found that the stresses are dispersed in the crack-wake region, where the highest compressive residual stresses are measured. Our neutron diffraction mapping results reveal that the dominant mechanism is by interrupting the transfer of stress concentration at the crack tip.

Fatigue crack growth rate tests were conducted as a function of temperature, dissolved hydrogen (DH) level, and frequency in a simulated PWR environment. Fatigue crack growth rates increased slightly with increasing temperature in air. However, the fatigue crack growth rate did not change with increasing temperature in PWR water conditions. The DH levels did not affect the measured crack growth rate under the given test conditions. At 316 oC, oxides were observed on the fatigue crack surface, where the size of the oxide particles was about 0.2 μm at 5 ppb. Fatigue crack growth rate increased slightly with decreasing frequency within the frequency range of 0.1 Hz and 10 Hz in PWR water conditions; however, crack growth rate increased considerably at 0.01 Hz. The decrease of the fatigue crack growth rate in PWR water condition is attributed to crack closure resulting from the formation of oxides near the crack tips at a rather fast loading frequency of 10 Hz.

본 논문에서는 재료 점소성-손상모델을 기반으로 한 피로균열 진전속도(FCGR) 전산 평가법을 제안한다. 7% 니켈강 재료 거동을 모사하는 점소성-손상모델을 소개하고, 이의 유한요소해석 플랫폼에의 적용을 위해 상용 유한요소해석 프로그램인 ABAQUS에서 제공하는 사용자 정의 재료 서브루틴(UMAT)에 재료모델을 탑재하였다. 개발 UMAT의 검증을 위해 7% 니켈강 재료 인장시험 시뮬레이션을 수행하였으며, 이를 통해 재료정수를 획득하였다. 또한, 피로하중에 따른 손상해석에 있어 계산 시간 단축을 위한 jump-in-cycles 과정과 임계 손상 값 조정 및 피로 예비 균열 시뮬레이션을 수행하였고 이들 과정을 개발 UMAT에 탑재하여 해석을 수행하였다. 개발 UMAT을 활용하여 7% 니켈강의 상온 FCGR 테스트 시뮬레이션을 수행하였으며, 균열길이(a)와 주기 수(number of cycles)의 관계 및 1 cycle 당 균열성장량(da/dN)과 응력확대계수 진폭(ΔK)의 관계 등의 결과를 실험결과와 비교하여 검증하였다.

The natures of fatigue crack growth under Mode Ⅱ loading are studied. End notched flexure beam specimens were used. The effects of adherend thickness, rubber modification and adhesive thickness on fatigue crack growth were examined. The experimental results show that some of these parameters apparently do affect fatigue crack growth. Resistance to ModeⅡ fatigue crack growth are increased by rubber modification. The effects of adhesive thickness and rubber content on fatigue crack growth were explained by von Mises's equivalent stress using BEM analysis. For unmodified epoxy adhesives, the fatigue crack growth properties under Mode Ⅱ loadings were significantly different in all regions. For rubber-modified epoxy adhesives, they were also different in the first and second regions, but in the third region, they were similar

In this paper, the features of fatigue crack growth under ModeⅠ loading are studied. Double cantilever beam specimens were used. The effects of adherend thickness, rubber modification and adhesive thickness on fatigue crack growth were examined. The experimental results show that some of these parameters do apparently affect fatigue crack growth. Resistance to ModeⅠ fatigue crack growth are increased by rubber modification. The effects of adhesive thickness and rubber content on fatigue crack growth were explained by von Mises's equivalent stress using BEM analysis.

Sheet aluminum alloys have been used in manufacturing of machine structures. In fatigue crack propagation behavior of thin sheet aluminum alloys, it is important that fatigue crack growth rate is affected by crack closure phenomenon. In this work, we analyzed the characteristics of fatigue crack propagation behavior in experiment of constant stress condition for thin sheet Al 2024-T3 alloys, and identified the retardation behavior of crack growth by comparing experimental results of thin and thick plate specimen. We attempt to operate the fatigue life estimating process using the fatigue related material constants from referred fatigue crack propagation analysis. And we analyzed the experimental and prediction results of fatigue life of thin sheet aluminum alloy in order to identify the relation between retardation behavior of fatigue crack growth and crack closure phenomenon.

본 연구에서는 요소를 사용하지 않는 새로운 해석방법인 EFG(Element-Free Galerkin)법을 사용하여 복수의 초기균열을 지닌 강재가 반복피로하중을 받는 경우 균열들이 점진적으로 성장하여 부재가 파단에 이르는 과정을 해석적으로 규명하였다. 이를 위하여 본 연구에서는 일반적인 피로균열성장법칙을 EFG법을 이용한 균열해석 알고리즘에 적용하여 복수의 균열들이 각각의 응력상태에 따라 차별적으로 성장해 나가는 과정을 해석할 수 있는 알고리즘을 도입하고 이를 바탕으로 다양한 하중상태하에서 복수의 균열들의 성장경로를 추정함과 동시에 이에 따른 잔존수명을 산정할 수 있는 기법을 제시하였다. 본 연구에서 제안된 해석방법을 피로균열 발생빈도가 큰 몇가지의 강부재 형태에 적용해 본 결과 다수균열 함유 부재의 피로균열 성장거동과 균열들의 피로수명을 성공적으로 예측할 수 있었다.

본 연구에서는 접초피로에 있어서 균열의 발생, 진전 등의 관찰을 위해, 균열의 발생, 진전 등이 2차원적으로 되어 시험편측면에서 관찰이 가능한 평판 ring형 시험편을 이용하여 반복수 증대에 따른 균열의 발생, 진전과정을 조사하였다. 그 결과 pitting, flaking형 파손의 초기손상은 접촉면하의 내부에 생기는 접촉면에 평행방향의 균열에 의해 일어나며, 이 균열은 그 방향 밀 파면형태에 의해 접촉응력이 접촉면에 평행방향의 전단응력성분에 의한 모드 ll 피로진전과의 차는 중첩부하된 압축응력의 유무라고 생각되며, 이 가저에 근거로 하여 재료고유의 모드 ll 피로균열진전특성을 구할 수 있는 장치를 개발하였다. 이 장치를 이용하여 알루미륨합금 및 공구강에 대한 da/dN-δk ll 관계의 시험결과를 얻었다.

GFRP복합재료의 피로거동은 하중형식, 재질 및 섬유의 강화구조, 환경적인 인자들의 영향을 크게 받는것으로 알려져 있다. 본 연구에서는GFRP의 피로거동에 미치는 증류수 흡습의 영향을 알아보기 위해 chopped strand glass mat강화 불포화 polyester수지 복합재료의피로특성을 조사하였다. 피로균열은 건조재와 흡습재 모두 피로 cycle초기에 발생하며 그 후 균열성장이 점차 둔화되는 영역과 가속되는 영역으로 나뉘어졌다. 또한 증류수의 흡습은 섬유와 기지재 사이의 결합력을 저하시키며 그로 인해 균영성장방향에 수직인곳에서의 fiber pull-out 발생과 균열성장방향에 있는 섬유들에서의 debonding이 증가하여 피로강도가 저하하였다.

Fatigue crack can be a controlling factor in the life of some welding components, such as vertical and horizontal stiffener. In this study, The fatigue tests were carried out on the out-of-plane gusset fillet welded joint. In addition, investigations of three-dimensional fatigue crack propagation of gusset welded joint using the finite element analysis of FEMAP with NX NASTRAN and FRANC3D. The 3D crack growth simulations can be performed to compute stress intensity factor(SIF), which are used to determine crack propagation cycles.

Fatigue crack can be a controlling factor in the life of some welding components, such as vertical and horizontal stiffener. In this study, FE analysis was carried out to examine the three-dimensional fatigue crack penetration of gusset welded joint using the finite element analysis program FEMAP and FRANC3D. Three-dimensional fatigue crack penetration analysis result was compared with two dimensional fatigue crack penetration analysis result. From the FE analysis results, stress intensity factor(SIF) and crack propagation cycles were evaluated.

강부재의 피로가 주요원인이 되어 구조물이 붕괴되거나 교체되는 사례를 찾아보기 어렵다. 이처럼 사실상 피로에 대해서는 손상을 허용하고 있지만, 발견되는 피로균열에 대한 직접적인 상태평가는 이루어지지 않고 있다. 피로균열에 대한 진전․비진전성의 판단 및 균열진전속도의 평가가 이루어져야만, 합리적인 보수․보강 공법의 선정과 시행시기가 결정될 수 있을 것이다. 본 연구에서는 측정되는 COD(Crack Opening Displacement)를 통한 피로균열진전속도 평가법을 검토하기 위하여, 2종류의 관통균열 시험편과 면외거셋 용접이음 시험편의 균열진전시험을 실시하였다. 그리고 실용적인 COD의 측정을 위해 변형률 게이지를 이용하는 방법에 대해 검토하였다. 그 결과, COD 측정을 통한 균열진전속도의 합리적인 평가법을 제안하였고, 변형률 게이지를 이용한 성공적인 COD 측정을 실험적으로 증명하였다.