• 제목/요약/키워드: Mode II

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혼합 모드(I/II) 하중에 의한 SA533B 압력용기강의 연성파괴 특성에 관한 연구 (Ductile Fracture Behaviour of SA 533B Pressure Vessel Steel Under Mixed Mode (I/II) Loading)

  • 오동준
    • 대한기계학회논문집A
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    • 제25권11호
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    • pp.1829-1834
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    • 2001
  • The aim of this study is to investigate the ductile fracture behavior under mixed mode (I/II) loading using SA533B pressure vessel steel. Anti-symmetric 4-point (AS4P) bonding tests were performed to obtain the J-R curves under two different mixed mode (I/II) loadings. In addition, the fractographic examination of fracture surfaces was carried out to compare with those of pure Mode I and Mode II. In conclusions, the J-R curves under Mixed Mode (I/II) loading were located between those of Mode I and Mode II loadings. When the mixture ratio of mixed mode (I/II) loading was high, the J-R currie of mixed mode (I/II) loading approached that of pure mode I loading after some amount of crack propagation. In contrast with the above fact, if the mixture ratio was low, the J-R curve looked after that of pure mode II loading. The fractographic evidences such as the shape of dimples under different loading conditions supported these conclusions.

Ductile Fracture Behavior of AS4P Under Mixed Mode (I/II) Loading

  • Oh, Dong-Joon
    • Journal of Mechanical Science and Technology
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    • 제16권4호
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    • pp.476-484
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    • 2002
  • The aim of this study is to investigate the ductile fracture behavior under mixed mode (I/II) loading using SA533B pressure vessel steel. Anti-symmetric 4-point (AS4P) bending tests were performed to obtain the J-R curves under two different mixed mode (I/II) loadings. In addition, finite element analysis using Rousselier Ductile Damage Theory was carried out to predict the J-R curves under mixed mode (I/II) loadings. In conclusions, the J-R curves under. Mixed Mode (I/II) loading were located between those of Mode I and Mode II loading. When the mixity of mixed mode (I/II) loading was high, the J-R curve of mixed mode (I/II) loading approached that of pure mode I loading after some amount of crack propagation. In contrast with the above fact, if the mixity was low, the J-R curve took after that of pure mode II loading. Finally, it was found that the predicted J-R curves made a good agreement with the test data through the tuning procedures of $\beta$ values at the different mixed mode (I/II) loading.

모드 II 하중을 받는 CTS 시험편의 피로균열 전파거동에 관한 실험적 연구 (An Experimental Study on the Fatigue Crack Propagation Behavior in CTS Specimen under Mode II Loading)

  • 송삼홍;이정무
    • 대한기계학회논문집A
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    • 제27권7호
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    • pp.1217-1226
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    • 2003
  • The purpose of this paper is to investigate fatigue crack behavior under shear(Mode II) loading. Various specimens and devices have been used in order to produce Mode II loading in fatigue experiments for shear crack propagation. But, there is not sufficient comparisons of experimental results between Mode II and others loading modes, because of characteristics of applied loads and specimens. So, compact tension shear(CTS) specimens were used in this paper to investigate the propagation behavior of Mode II by comparing the experimental results between loading modes. We firstly observed the characteristics which was showed in Mode II experiment using CTS specimens. The experimental results under Mode II loading were compared with fatigue crack behavior under Mode I and Mixed-mode I+II loading. The characteristics for initiation and propagation behavior under Mode II loading was investigated by such comparisons.

시추코어를 이용한 암석의 mode II 파괴인성 시험법 개발과 적용 (Development and Application of Mode II Fracture Toughness Test Method Using Rock Core Specimen)

  • 정용복;박의섭;김현우
    • 터널과지하공간
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    • 제26권5호
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    • pp.396-408
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    • 2016
  • 암석파괴역학은 토목공학과 암반공학의 다양한 분야에서 널리 적용되는 학문이다. 그러나 대부분의 암반 공학 문제에서 mode II 거동이 우세함에도 불구하고 관련 연구는 mode I 거동에 대한 것이 대부분이다. 현재 mode I의 경우 4개, mode II 파괴인성의 경우 단 한 개의 ISRM 표준시험법이 있다. 본 연구에서 제안하는 새로운 시험법은 문헌조사를 통해서 필요조건으로 구속압 가능 여부, 노치성형의 용이성, 기존 시험장비의 활용, 단순한 시험절차를 정하고 이에 부합하도록 개발하였으며 SCC(Short Core in Compression)로 이름을 정하였다. Mode II 파괴인성 계산에 필요한 응력확대계수 계산식을 3차원 수치해석을 통해 선하중과 분포하중 조건에 대해서 구하였고 노치성형을 위한 지그도 제작하였다. 개발된 시험법을 MTS 시스템을 사용하여 화강암에 적용하였으며 가압속도는 0.002 mm/s로 하였다. 시험 결과 $2.33MPa{\sqrt{m}}$의 mode II 파괴인성을 얻었다. 동일한 화강암 블록에서 확보한 시험편에 대하여 간접인장시험으로 구한 mode I 파괴인성은 $1.12MPa{\sqrt{m}}$였다. 따라서 $K_{IIC}/K_{IC}=2.08$로 mode II 파괴인성이 mode I보다 크게 나타났다. 또한 비교적 매끄러운 파괴면과 암분의 생성을 통하여 SCC 시험법이 mode II 거동을 잘 표현함을 확인하였다. 따라서 제안된 SCC 시험법은 암석의 mode II 파괴인성을 결정하는 데 사용할 수 있을 것으로 판단된다.

다단계 피로하중 실험을 통한 균열 발생 및 전파단계에서 파괴모드 II 영향 분석 (Effects of Failure Mode II on Crack Initiation and Crack propagation Steps Using Multilevel Fatigue Loading Test)

  • 홍석표;박세민;김주희
    • 대한기계학회논문집A
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    • 제41권9호
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    • pp.853-860
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    • 2017
  • 본 연구는 균열 발생 및 전파단계에서 하중모드 II의 영향을 평가하기 위해 피로균열 하한계 영역의 혼합모드 I+II 하중을 통해 실험적으로 평가하였다. 균열 발생단계(Stage I)에서는 혼합모드상태에서 하중작용 각도(${\theta}$)가 증가할수록 모드 II 영향으로 인하여 낮은 하중에서 균열이 발생하고, 균열 전파단계 (Stage II)에서는 균열전파 속도는 감소하였다. 다단계 하중작용 각도변화에 따른 하중모드 II영향은 균열전파단계 실험을 통해 평가하였다. 혼합모드 I+II 하중 작용 시 작용각도 ($0^{\circ}{\rightarrow}{\theta}{\rightarrow}60^{\circ}$) 증가에 따라 피로균열전파속도는 감소하였으며 늦게 발생한 균열에서도 마찬가지로 감소하였다. 작용각도가 ${\theta}{\geq}75^{\circ}$ 범위에서는 하중작용각도 증가에 따라 피로균열전파속도가 증가하고 피로수명이 감소하는 것을 확인하였다.

박용 구조물용 일반압연강 용접부의 피로균열 전파거동에 미치는 $K_{II}$의 영향 (Effects of $K_{II}$ on fatigue crack propagation behavior of wedzone in generally rolled steel for marine structure)

  • 한문식;김상철
    • Journal of Welding and Joining
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    • 제6권3호
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    • pp.43-55
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    • 1988
  • An experimental study was carried out to identify the fatigue fractue behavior of weld zone in generally rolled steel for marine structure. The bending an shear loads were applied simultaneously on the specimens to simulate real load condition for marine structure. The effect of the stress intensity factor under mode I with II loading condition on the initiation and the propagation of a crack were investigated, with particular emphaiss on mode II. When the $K_{II}$ stress intensiy factor in mode II was applied under mode I load condition, the growth behavior of a crack seems to be affected mainly by the anisotropic characteristic of materials. Especially, when the crack was located in and near the weld zone and parallel to th weld line, the propagation behaviour was turned out to be quite different from that of the base metal along the direction transverse to the weld line. In general, the propagation veiocity of the cracks in and near the weld zone was found to be slower that the velocity in base metal.

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순수 모드 II하중 하에서의 SPS 시험편의 연성파괴 특성에 관한 연구 (Ductile Fracture Behaviour of SPS Specimen Under Pure Mode II Loading)

  • 오동준
    • 대한기계학회논문집A
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    • 제25권2호
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    • pp.289-295
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    • 2001
  • The aim of this study is to investigate the ductile fracture behaviour under pure Mode II loading using A533B pressure vessel steel. Single punch shear(SPS) test was performed to obtain the J-R curve under pure Mode II loading which was compared with that of the Model I loading. Simulation using Rousellier Ductile Damage Theory(RDDT) was carried out with 4-node quadrilateral element(L(sub)c=0.25mm). For the crack advance, the failed element removal technique was adopted with a $\beta$ criterion. Through the $\beta$ value tuning-up procedures, $\beta$(sub)crit(sup)II was determined as 1.5 in contrast with $\beta$(sub)crit(sup)I=5.5. In conclusion, it was found that the J-R curve under Mode II loading was located at lower part than that under Mode I loading obtained from the previous study and that the $\beta$ values strongly depended on the loading type. In addition, the predicted result using RDDT showed a good agreement with the SPS experimental one under pure Mode II loading.

단층 그래핀시트의 모드 II 및 혼합모드 파괴 (Mode II and Mixed Mode Fracture of Single Layer Graphene Sheet)

  • 웬민키;염영진
    • 대한기계학회논문집A
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    • 제38권2호
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    • pp.105-113
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    • 2014
  • 중앙에 균열을 갖는 단층 그래핀시트(single layer graphene sheet, SLGS)의 모드 II 파괴 거동을 원자 시뮬레이션과 해석 모델에 기초하여 고찰하였다. 지그재그 그래핀 모델의 파괴를 분자동역학(molecular dynamics, MD)에 의해 해석한 결과 모드 II 파괴인성은 $2.04MPa{\sqrt{m}}$인 것으로 밝혀졌다. 또한 SLGS의 이론적인 $K_{IIc}$를 유도하기 위해 면내전단하중을 받는 다공체에 대한 파괴역학적 해석도 진행하였고 유한요소해석도 병행하였다. 모드 I과 모드 II의 비를 다양하게 변화시켜가면서 SLGS 의 혼합모드 파괴를 검토한 결과 혼합모드 파괴조건식이 얻어졌고 다른 문헌의 결과와 비슷함을 알 수 있었다.

종류가 다른 부직포가 삽입된 하이브리드 복합재료의 모드 II 층간파괴인성 (Mode II Interlaminar Fracture Toughness of Hybrid Composites Inserted with Different Types of Non-woven Tissues)

  • 정종설;정성균
    • Composites Research
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    • 제26권2호
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    • pp.141-145
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    • 2013
  • 본 연구에서는 CFRP 적층판에 다양한 종류의 부직포를 삽입하여 모드 II 층간파괴인성을 평가하고, 파단면의 SEM 분석을 통해 층간파괴인성의 증가 원인을 파악하였다. 모드 II 층간파괴인성값($J/m^2$)은 ENF실험에 의하여 얻어졌으며, 부직포를 삽입하지 않은 시편과 3종류의 부직포(8 $g/m^2$의 탄소부직포, 10 $g/m^2$의 유리부직포, 8 $g/m^2$의 폴리에스테르부직포)가 각각 삽입된 시험편들이 준비되었다. 각 시험편들에 대한 모드 II 층간파괴인성값은 부직포를 삽입하지 않은 시편을 기준으로 탄소부직포를 삽입한 시편은 197.7% 증가하였고, 유리부직포를 삽입한 시편은 약 135.4% 증가하였으며, 폴리에스테르부직포를 삽입한 시편은 약 158.7% 증가하였다. 부직포 삽입에 의한 모드 II 층간파괴인성값의 증가 원인은 SEM 분석에 의한 결과 단섬유의 섬유가교(Fiber bridging), 섬유파단(Fiber breakage), 헥클(Hackle) 등의 발생에 기인된 것으로 확인되었다.

PSD를 이용한 혼합모드 하중하에서 탄소성 파괴인성평가에 관한 실험적인 연구 (An Experimental Study on the Evaluaiton of Elastic-Plastic Fracture Toughness under Mixed Mode I-II-III Loading Using the Optical PSD)

  • 김희송;이춘재
    • 대한기계학회논문집A
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    • 제20권4호
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    • pp.1263-1274
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    • 1996
  • In this paper, as elastic-plastic fracture toughness test under mixed mode loading was proposed using a single edge-cracked specimen subjected to bending moment(M), shearing force(F), and twisting moment(T). The J-integral of a crack in the specimen is expressed in the form J=$J_I$+ $J_II$$J_III$, where $J_I$, $J_II$ and $J_III$ are the components of mode I, mode II and mode III deformation, respectively. $J_I$, $J_II$ and $J_III$ can be estimated from M-$\theta$ ($\theta$;crack opening angle), F-U(U; crack shear displacement) and T-$\alpha$ ($\alpha$;crack twisting angle). In order to obtain the the M<-TEX>$\theta$, F-U and T-$\alpha$ diagram inreal time, a new deformaiton gage for mixed mode loading was proposed using the optical position sensing device(PSD). The elastic-plastic fracture toughness test was carried out with an aluminum alloy. The loading apparatus was designed and manufactured for this experiment. For the loading condition of the crack initatio in the mixed mode, the MMT -3(mode I+ mode II+ mode III) has the lowest values out of the all specimens. This implies that MMT-3 is possible of the crackinitation at lower load, if the specimen acts on together with the torque under the same loading condition. An elastic-plastic fracture toughness test using the PSD brings a successful experimentation in measuring the crack deformation(mode I+ mode II+ mode III).