Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Destruction of high pressure vessels in pipeline structures

Rahimova Mahluqa S., Abbasov Sakit H., Ahmadov Alihikmat A.

Nafta-Gaz

|

2023

|

R. 79, nr 5

360--364

EN

The article indicates that engineering design criteria do not provide measures to prevent failures; this is evidenced by the occurrence of many accidents. Fracture prevention criteria should be derived from the principles of fracture mechanics, what should be developed further. However, the current concepts of fracture mechanics, when properly applied, provide an opportunity to ensure the reliability of the structure or organise the supervision of expensive structures to ensure their safe operation. These methods of preventing damage can be divided into two large groups: 1) checking for the formation of cracks and 2) monitoring their development. Both methods are based on similar principles; it would be easier to explain them with examples. To ensure the safe operation of the pressure vessel used in the reactor, the maximum allowable initial crack size should be known. The size of this crack should not expand to a critical point during the entire operation of the reactor. Knowing how the process of crack propagation proceeds and how the structure behaves during failure, it is possible to calculate the critical size of the defect and, based on this, calculate the maximum allowable size of the crack at the beginning of operation. Proper inspection of the new vessel will eliminate the possibility of shells that are larger than the original size. Checking for the presence of cracks, and determining their rate of growth during operation, presents significant difficulties. Therefore, checks should be avoided during operation. If the fracture and crack growth calculations, as well as the initial checks, are carried out correctly, then checks made during operation are an optional extra. However, in practice, such checks should still be performed. For vessels used in reactors, remote observation of crack growth using ultrasonic waves is a particularly useful method. If a crack is found, measures must be taken to either repair or replace the partially destroyed element.

PL

W artykule wskazano, że kryteria na etapie tworzenia projektu technicznego często nie uwzględniają środków zapobiegających awariom, o czym świadczą liczne wypadki przy pracy. Kryteria zapobiegania powstawaniu pęknięć powinny być wyprowadzane z zasad mechaniki powstawania pęknięć, co wymaga dalszego rozwoju. Jednak obecne koncepcje mechaniki powstawania pęknięć, przy ich właściwym stosowaniu, dają możliwość zapewnienia niezawodności konstrukcji lub zorganizowania nadzoru nad kosztownymi konstrukcjami, aby zapewnić ich bezpieczną eksploatację. Te metody zapobiegania uszkodzeniom można podzielić na dwie duże grupy: 1) kontrola pod kątem powstawania pęknięć, 2) monitorowanie ich wzrostu. Obie metody opierają się na podobnych zasadach i lepiej wyjaśnić je na przykładach. W celu zapewnienia bezpiecznej eksploatacji zbiornika ciśnieniowego używanego w reaktorze należy znać maksymalną dopuszczalną początkową wielkość pęknięcia. Wielkość takiego pęknięcia nie powinna wzrosnąć do wartości krytycznej przez cały czas pracy reaktora. Wiedząc, jak przebiega proces propagacji pęknięć i jak zachowuje się konstrukcja podczas uszkodzenia, można obliczyć krytyczną wielkość uszkodzenia i na tej podstawie obliczyć maksymalną dopuszczalną wielkość pęknięcia na początku eksploatacji. Prawidłowa kontrola nowego zbiornika wyeliminuje możliwość wystąpienia pęknięć większych niż o pierwotnym rozmiarze. Kontrole pod kątem obecności pęknięć i określenie tempa ich wzrostu podczas pracy wiążą się z dużymi trudnościami. Dlatego należy unikać wykonywania kontroli podczas pracy. Jeżeli obliczenia dotyczące pęknięć i ich wzrostu, jak również kontrole wstępne, zostały przeprowadzone prawidłowo, to kontrole podczas eksploatacji byłyby opcjonalnym dodatkiem. Jednak w praktyce takie kontrole i tak są przeprowadzane. W przypadku zbiorników używanych w reaktorach szczególnie przydatną metodą jest zdalna obserwacja wzrostu pęknięć za pomocą fal ultradźwiękowych. W przypadku stwierdzenia pęknięcia należy podjąć działania w celu naprawy lub wymiany częściowo zniszczonego elementu.

2

Design criteria for scantling of longitudinal and transverse connections in the torsion box under fatigue loading

Silva-Campillo Arturo, Suárez-Bermejo Juan Carlos, Herreros-Sierra Miguel Ángel

Polish Maritime Research

|

2021

|

nr 2

116--127

EN

Fatigue is one of the main failure modes in marine structures, and it is caused by the strong cyclic characteristics of the loads they support. This failure mode is amplified in areas of high stress concentration, such as at the intersection of primary and secondary elements. In this paper, a two-phase study is proposed that compares numerical and experimental results using a digital image correlation technique. The described procedure establishes selection, design, and scantling criteria and provides recommendations for the design of the transverse structure using specimens with different geometries. These geometries correspond to different designs for the transverse primary structure that use a longitudinal secondary stiffener with variable thickness and longitudinal spacing to transverse in a dynamic and quasi-static regime. The stress state for this regime is calculated based on the biaxiality indication concept, which uses the fatigue phenomenon (safety factor and sensitivity curves) and fracture mechanics (parameters of the Paris crack propagation law, correlation value, and law of variation of the stress intensity factor).

3

Evaluation of the compliance of aircraft wing flap with use of the fracture mechanics

Kłysz S., Baran M.

Journal of KONES

|

2018

|

Vol. 25, No. 4

547--554

EN

Research in the field of fracture mechanics and determination of material characteristics are used for practical purposes, such as the assessment of static and dynamic strength of structural components, analysis of their fatigue life or extending the life span of their operation. A structural component, considered to be safe from fatigue cracking point of view, was investigated and results were presented in this article. In particular, an analysis was made to determine the stress intensity factor for the cracked wing flap construction, based on static and fatigue tests, using the Irwin-Kies theory. The flap with a service crack was subjected to fatigue tests with a load similar to the one registered during flight measurements. The flap without a service crack was subjected to static tests, after cutting the cracks of specified lengths and shapes (similar to the service crack) in the skin of the flap. The article presents changing the length of the flap crack in subsequent load cycles, change in the maximum values of force and the crack opening displacement in subsequent load cycles, dependence of P-COD in the first and second stage of fatigue testing of the wing flap, dependence of the wing flap compliance on the length of the crack and experimentally determined dependence for wing flap. The occurrence of a flap crack up to approximately 230 mm does not cause a significant growth of the stress intensity factor.

4

Fem analysis of pressure vessel with an investigation of crack growth on cylindrical surface

Balac M., Grbovic A., Petrovic A., Popovic V.

Eksploatacja i Niezawodność

|

2018

|

Vol. 20, no. 3

378--386

EN

To ensure reliability of pressure vessels during service it is necessary to (1) know properties of materials used in their design and (2) evaluate vessels’ behaviour under different working conditions with satisfying accuracy. Due to various technical and/or technological requirements, nozzles are usually welded on vessel’s shell producing geometrical discontinuities that reduce the safety factor. To evaluate their influence, vessels with two different nozzles were experimentally studied and critical areas for crack initiation have been identified by 3D Digital Image Correlation (DIC) method. After that, the numerical analysis of equivalent 3D finite element model was performed and obtained results were compared with experimental values. In the most critical area, next to the one of the nozzles, crack was initiated and then growth of the damage was simulated using extended finite element method (XFEM). In this paper evaluation of stress intensity factors (SIFs) along crack path is presented, as well as the most probable direction of the crack propagation on the shell. Based on SIFs values, critical length of the crack and number of pressure cycles to the final failure were estimated.

PL

Aby zapewnić niezawodność zbiorników ciśnieniowych podczas pracy, konieczna jest (1) znajomość właściwości materiałów zastosowanych do ich konstrukcji oraz (2) wystarczająco dokładna ocena zachowania zbiornika w różnych warunkach pracy. Ze względu na różne wymagania techniczne i/lub technologiczne, króćce zwykle spawa się do płaszcza zbiornika, w wyniku czego powstają geometryczne nieciągłości, które zmniejszają współczynnik bezpieczeństwa. Aby ocenić ich wpływ, przeprowadzono eksperymentalne badania zbiorników z dwoma różnymi króćcami i określono obszary krytyczne dla inicjacji pęknięć wykorzystując metodę trójwymiarowej cyfrowej korelacji obrazu (DIC). Następnie przeprowadzono analizę numeryczną równoważnego modelu elementów skończonych 3D, a uzyskane wyniki porównano z wartościami eksperymentalnymi. W najbardziej krytycznym obszarze, w pobliżu jednego z króćców, inicjowano pęknięcie, a następnie symulowano rozwój uszkodzenia przy użyciu rozszerzonej metody elementów skończonych (XFEM). W artykule przedstawiono ocenę współczynników intensyfikacji naprężeń (SIF) wzdłuż ścieżki pękania oraz najbardziej prawdopodobnego kierunku propagacji pęknięć na płaszczu zbiornika. Na podstawie wartości SIF, oszacowano krytyczną długość pęknięcia i liczbę cykli ciśnieniowych do ostatecznego uszkodzenia.

5

The peculiarities of fatigue process zone formation of structural materials

Chepil R., Vira V., Kulyk V., Kharchenko Y., Duriagina Z.

Diagnostyka

|

2018

|

Vol. 19, No. 4

27--32

EN

It is shown that with a cyclic loading in the vicinity of the stress concentrator within the static and cyclic plastic zones, a specific volume of material is gradually formed - the fatigue process zone. Its size d* determines the length of non-propagated cracks or safety defects in the material and can be a determining factor in the diagnosis of material damage. For these materials, the size d* does not depend a lot on the type and geometric characteristics of the stress concentrator. It can be determined by laboratory conditions. While detecting the defects which are longer than d* , it is decided to reduce the intervals between inspections of the construction element, repair or replace it.

PL

Pokazano, że cykliczne obciążenie w pobliżu koncentratora naprężeń w statycznych i cyklicznych strefach plastycznych stopniowo tworzy specyficzną objętość materiału - strefę procesu zmęczeniowego. Jej rozmiar d* określa długość nierosnących pęknięć lub innych bezpiecznych defektów i może być czynnikiem decydującym w diagnozie uszkodzeń materiału. Dla badanych materiałów rozmiar d* mało zależy od rodzaju i geometrycznych charakterystyk koncentratora naprężeń. Można go wyznaczyć w warunkach laboratoryjnych. Po ujawnieniu defektów, dłuższych niż d* , podejmuje się decyzję o skróceniu czasu między przeglądami elementów konstrukcji, jego remoncie lub zamianie.

6

Effect of Local Strain Distribution of Cold-Rolled Alloy 690 on Primary Water Stress Corrosion Crack Growth Behavior

Kim S.-W., Ahn T.-Y., Lim Y.-S., Hwang S.-S.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2017

|

Vol. 62, iss. 2B

1243--1248

EN

This work aims to study the stress corrosion crack growth behavior of cold-rolled Alloy 690 in the primary water of a pressurized water reactor. Compared with Alloy 600, which shows typical intergranular cracking along high angle grain boundaries, the cold-rolled Alloy 690, with its heterogeneous microstructure, revealed an abnormal crack growth behavior in mixed mode, that is, in transgranular cracking near a banded region, and in intergranular cracking in a matrix region. From local strain distribution analysis based on local mis-orientation, measured along the crack path using the electron back scattered diffraction method, it was suggested that the abnormal behavior was attributable to a heterogeneity of local strain distribution. In the cold-rolled Alloy 690, the stress corrosion crack grew through a highly strained area formed by a prior cold-rolling process in a direction perpendicular to the maximum principal stress applied during a subsequent stress corrosion cracking test.

7

Mechanism of fatigue crack growth of bridge steel structures

Zhu H.

Archives of Civil Engineering

|

2016

|

Vol. 62, nr 4/I

153--169

EN

This study was carried out on the background of Sutong Bridge project based on fracture mechanics, aiming at analyzing the growth mechanism of fatigue cracks of a bridge under the load of vehicles. Stress intensity factor (SIF) can be calculated by various methods. Three steel plates with different kinds of cracks were taken as the samples in this study. With the combination of finite element analysis software ABAQUS and the J integral method, SIF values of the samples were calculated. After that, the extended finite element method in the simulation of fatigue crack growth was introduced, and the simulation of crack growth paths under different external loads was analyzed. At last, we took a partial model from the Sutong Bridge and supposed its two dangerous parts already had fine cracks; then simulative vehicle load was added onto the U-rib to predict crack growth paths using the extended finite element method.

PL

Ostatnimi laty, wraz z gwałtownym rozwojem chińskiego przemysłu transportowego, budowa mostów w Chinach weszła w nowy etap rozwoju robiąc duży krok naprzód i coraz więcej mostów rzecznych i morskich wyrasta z ziemi, a mosty te stały się niezastąpioną osią chińskiej sieci transportowej. Konstrukcja stalowa jest głównym komponentem budowy mostu; jednakże, może ulec zniszczeniu poprzez ciągłe obciążanie doprowadzając w ten sposób do pęknięć zmęczeniowych. Wraz ze wzrostem budowy mostów zwiększa się liczba fatalnych wypadków spowodowanych pęknięciami zmęczeniowymi, prowadząc do wysokich praktycznych wymagań dotyczących bezpieczeństwa i niezawodności konstrukcji. Współczynnik intensywności naprężenia (WIN) i kryteria rozwoju pęknięć to dwa kluczowe problemy w mechanice pęknięć. Metody obliczania WIN obejmują metodę analityczną i numeryczną, przy czym numeryczna metoda obejmuje metodę elementów skończonych, metodę objętości skończonej oraz metodę elementów brzegowych itd. Metoda elementów skończonych jest najczęściej stosowana do obliczania WIN, a metody obliczania WIN obejmują metodę zależną od przemieszczeń, wirtualną metodę zamykania szczelin, metodę całki J itd. Teoretyczny proces dedukcji WIN jest skomplikowany. Dla różnych modeli pęknięć zmiany warunków brzegowych spowodują brak przydatności pierwotnej metody obliczeniowej, tak więc należy wydedukować nową metodę obliczeniową. Dlatego symulacja elementów skończonych jest obecnie szeroko stosowana do modelowania obliczeń różnych modeli, ponieważ może znacząco skrócić czas tradycyjnych obliczeń, jak również poprawić ich wydajność. Na podstawie mechaniki pękania przestudiowano WIN oraz ścieżki rozwoju pęknięć biorąc za przykład model mostu „Sutong”, zasymulowano małe pęknięcia na dwóch niebezpiecznych częściach mostu oraz zastosowano obciążenie pojazdem względem ceownika, aby przewidzieć ścieżki rozwoju pęknięć.

8

Zastosowanie programu FRANC3D do analizy rozwoju pęknięć

Faszynka S., Rozumek D.

Mechanik

|

2014

|

R. 87 nr 11

932--934

PL

Przedstawiono zastosowanie programu FRANC3D do analizy rozwoju pęknięć. Program ten może być używany do obliczania naprężeń i rozwarcia wierzchołka pęknięcia (CTOD), przy czym najlepsze wyniki uzyskuje się dla materiałów sprężysto-plastycznych, w zakresie liniowo-sprężystym – do granicy plastyczności. Przykładowe wyniki obliczeń numerycznych uzyskane w programie FRANC3D przedstawiono w postaci map naprężeń normalnych i stycznych w próbkach z karbem ostrym.

EN

The paper presents FRANC3D software designed to calculate crack growth. FRANC3D software may be used to calculate stresses and crack tip opening displacement (CTOD). The software gives best results for elastic/plastic materials in proportional-elastic range up to the yield stress. Exemplary results of numerical calculations carried out by means of this computer software are presented as maps of normal and shear stresses in specimens with sharp notch.

9

Badania zmęczeniowe próbek płaskich przy zginaniu bimetalu cyrkon-stal

Prażmowski M., Rozumek D.

Przegląd Mechaniczny

|

2013

|

nr 11

22--28

PL

Praca zawiera wyniki badań doświadczalnych rozwoju pęknięć zmęczeniowych w bimetalu cyrkon-stal przy zginaniu wahadłowym. Badano próbki o przekroju poprzecznym prostokątnym przy stosunku wysokości netto h1 : h2 = 2,5 : 1. Wzrost pęknięć zmęczeniowych był cyklicznie mierzony przy użyciu mikroskopu optycznego o powiększeniu 25 razy. W próbkach wzrost pęknięć zmęczeniowych w stali i w cyrkonie przebiegał w płaszczyźnie prostopadłej do największych naprężeń normalnych. Na przełomach kompozytu przeważają pęknięcia transkrystaliczne.

EN

The paper presents the experimental results of fatigue cracks growth in the composite zirconium-steel under oscillatory bending. Specimens of rectangular cross-section at a ratio of height net h1 : h2 = 2.5 : 1 were tested. The fatigue crack growth was cyclically measured with the use of the optical microscope (magnification of 25 times). The fatigue crack growth in the specimens of steel and in the zirconium were observed in the piane perpendicular to the maximum normal stresses. On the fractures there have been observed first of all transcrystalline cracks.

10

Crack Growth Analysis of the Landing Gear Pull Rod of the Fighter Jet Aircraft

Kurdelski M., Leski A.

Fatigue of Aircraft Structures

|

2011

|

Iss. 3

64--73

EN

This paper describes the problem of searching for the causes of damage in the form of rupture of a strength member of the main landing gear. There have been two incidents noted which both occurred during hangar storage. It should be pointed out that the two occurrences mentioned concern a particular aircraft currently in operation, and that these incidents occurred a few days after the last flight. This article presents part of the investigation process needed to determine the causes of cracks in the test item. The crack growth analysis of the pull rod was performed using the NASGRO software. In order to perform the calculations, the information was gathered during previously conducted material studies and flight tests.

11

Weryfikacja konstrukcji zawierającej wady typu pęknięcie wspomagania symulacją komputerową

Siedlaczek P.

Czasopismo Techniczne. Mechanika

|

2011

|

R. 108, z. 4-M/2

449-456

PL

Niniejszy artykuł ma na celu przedstawienie metod badawczo-weryfikacyjnych stosowanych z powodzeniem w przemyśle do analizy ryzyka zniszczenia skomplikowanych elementów konstrukcyjnych zawierających wady i pęknięcia. Opracowanie opiera się na przykładzie analizy rzeczywistej konstrukcji tarczy wirnikowej turbiny parowej.

EN

Following paper threads on examination and verification methods used successfully in energetic industry for failure risk assessment of constructions with flaws and cracks. The example of real solution for blade shield is disused.

12

Porównanie zmęczeniowego wzrostu pęknięć o kształtach rzeczywistych i zastępczych

Jankowiak A., Jakubczak H.

Zeszyty Naukowe Politechniki Świętokrzyskiej. Nauki Techniczne

|

2007

|

Z. 4

43-44

PL

W pracy przedstawiono opartą na dwuwymiarowej funkcji wagowej metodę analizy wzrostu rzeczywistych pęknięć zmęczeniowych o dowolnym kształcie. Pokrótce zaprezentowane zostały główne założenia opracowanej procedury obliczeniowej. Zbadano i przeanalizowana dwa przykłady pęknięć o dowolnych kształtach pod kilkoma rozkładami naprężeń. Porównano wyniki trwałości i końcowy kształt dla rzeczywistych kształtów szczelin z wynikami otrzymywanymi z zastosowaniem kształtów zastępczych opartych na szczelinach idealnych. Praca stanowi kontynuację tematyki przedstawionej w pracy [1].

EN

Prediction of residual life of structural components spent on the stable crack growth needs a crack growth analysis starting from an initial crack or crack-like flaw. The method of crack growth analysis based on stress intensity factors determined using point-load weight function for planar cracks under arbitrary mode I stress fields is presented in the paper. Comparison of crack growth results (durability and final shape of cracks) for arbitrary shape cracks and substitute (ideal) shapes like elliptical and corner cracks are presented and discussed, as well.

13

Badania inicjacji i propagacji pęknięć zmęczeniowych próbek krzyżowych w stali 18G2A

Karolczuk A., Lachowicz C. T., Rozumek D., Słowik J.

Zeszyty Naukowe Politechniki Świętokrzyskiej. Nauki Techniczne

|

2007

|

Z. 4

53-55

PL

Praca zawiera wyniki badań eksperymentalnych dotyczące wyznaczania liczby cykli do inicjacji oraz rozwoju pęknięć zmęczeniowych w próbkach krzyżowych. Próbki krzyżowe wykonano ze stali 18G2A z koncentratorem naprężeń w postaci centralnego otworu o trzech średnicach (d = 2,4; 2,5; 3 mm). Próbki zostały przebadane na stanowisku MZPK100, którego konstrukcja oraz system sterowania zostały opracowane przez Katedrę Mechaniki i Podstaw Konstrukcji Maszyn Politechniki Opolskiej. Stanowisko MZPK100 umożliwia prowadzenie badań przy kontroli sił (Fx, Fy) oraz utrzymania stałego położenia punktu przecięcia kierunków działania sił w osiach próbki.

EN

The paper presents the experimental results concerning fatigue life to crack initiation and crack growth in the cruciform specimens. The specimens made of 18G2A steel with stress concentrator in shape of central hole of three diameters (d = 2.4, 2.5, 3.0 mm) were used. Biaxial fatigue tests were performed under antiphase sinusoidal loading with forces control applied to the specimen arms. Depending on loading level different numbers of fatigue cracks with different behaviours were observed.

14

Pękanie korozyjno-zmęczeniowe. Koncepcja modelu zużywania

Stachowiak A., Zwierzycki W.

Tribologia

|

2007

|

nr 3-4

237-244

PL

W artykule przedstawiono koncepcję matematycznego modelowania procesu zużywania determinowanego pękaniem korozyjno-zmęczeniowym. Scharakteryzowano główne założenia modelu oraz jego zasadnicze moduły: - moduł wyznaczania pola naprężeń i przemieszczeń u czoła pęknięcia (metoda elementów brzegowych), - moduł prognozowania zmian warunków elektrochemicznych w obszarze mikroszczeliny.

EN

In this paper the new concept of the corrosive - mechanical wear calculation was presented. The new alghoritmus, based on the crack propagation theory was elaborated as well. Authors of this paper have been engaged for a number years in working out methods of wear calculation of sliding pairs running in electrolytes (it proceeds corrosive - mechanical type of wear then). In earlier research, authors formulated the computational algorithm, in which procedures of calculation of mechanical and corrosive (electrochemical) components from Lazarev's model were used. Own modules permitting calculation of the corrosive current value and parameters of the surface roughness (resulted from transformation process of the technological surface layer in the operating surface layer) were utilized also in this algorithm. This model was tentatively verified by experimental data. Currently, authors work on the second, alternative calculation model of corrosive - mechanical wear supported on the interpretation of the formation process of particles - wear products based on the crack mechanics. The conception of calculation and empirical characteristics obtaining indispensable to their conducting was formulated in this paper.

15

Crack initiation and development in AC layers

Norrison H.

Foundations of Civil and Environmental Engineering

|

2007

|

No. 9

105-115

EN

An investigation of sub-surface cracks was carried out on Asphaltic Concrete (AC) samples extracted from pavements of various ages, using the Scanning Electron Microscope (SEM). SEM images, of the AC fabric, at 150 times magnification, revealed that the greater majority of nano- and micro-cracks occur along the grain boundary regions between the mineral aggregate and bituminous binder as well as in the binder itself. Analysis of the data obtained from these examinations suggests that these fractures propagate throughout the AC fabric in accordance to linear functions. Also, the composite structure of AC fabric contains many imperfections within its matrix and also within each individual material used in the mix. These flaws support crack growth and further contribute to the deterioration of the fabric and pavement structure. The theory relating to crack initiation in AC layers is addressed in this paper.

16

Wpływ cech mikrostruktury na procesy pękania i trwałość superstopów niklu z aluminiowymi warstwami ochronnymi w warunkach zmiennych obciążeń cieplno-mechanicznych.

Cieśla M.

Inżynieria Materiałowa

|

2002

|

R. XXIII, nr 6

749-758

PL

W pracy omówiono wpływ aluminiowych warstw żaroodpornych stosowanych jako pokrycia ochronne łopatek lotniczych silników turbinowych na trwałość żarowytrzymałych stopów niklu w warunkach oddziaływania obciążeń mechanicznych i cieplnych. Analizowano warunki powstawania i wzrostu pęknięć w aluminiowych warstwach ochronnych z uwzględnieniem cech ich mikrostruktury w warunkach zmęczenia wysokocyklowego, niskocyklowego, a także zmęczenia cieplnego.

EN

The paper deals with the influence of aluminium heat-resisting coatings used as protective coatings vor vanes in aircraft turbine engines upon the lifetime of heat-resisting nickel based alloys when thermal and mechanical loadings are being applied. The conditions of initiation and growth of cracks in aluminium protective coating have been analysed with particular attention being paid to their microstructural features in high-cycle, low-cycle and thermal fatigue conditions.

17

An engineering methodology taking into account the effect of local damage on the global behavior of surface cracked shell structures

Chiesa M., Ostby E., Skallerud B., Thaulow Ch.

International Journal of Applied Mechanics and Engineering

|

2002

|

Vol. 7, no 1

267-291

EN

The line spring finite element is a versatile numerical tool for performing engineering fracture mechanics analysis of surface cracked shells. An accurate yield surface of plane strain single-cracked (SEC) specimens having shallow, as well as deep, cracks is presented here. The meaning of the J-integral when crack growth occurs is discussed. The J-integral is regarded as a sort of accumulated measure of the global deformation in the ligament. The complete Gurson is used in order to support our observations. Furthermore a crack propagation law relating a local criterion for crack growth to the global deformation field is outlined. A methodology to link micro-mechanically based crack growth simulations with line spring analysis is proposed by suggesting an alternative way to calculate the J-integral from the line spring framework. Some details of the numerical implementation of the backward Euler integration scheme at the integration point of the line spring element in order to account for plasticity are presented here for a bilinear material model. An efficient numerical procedure, based on a proposed crack growth law, is also presented in order to account for ductile crack propagation. A numerical case is considered in order to show that the proposed procedure is suited to the purpose.

18

Fatigue crack growth peculiarties and modifications of the Wheeler retardation model (Part 1)

Kłysz S.

Journal of Theoretical and Applied Mechanics

|

2001

|

Vol. 39 nr 4

825-842

EN

What has been given consideration in the paper, are peculiarities of fatigue crack growth, ones referred to curves of a crack length vs. the number of cycles or the rate of propagation vs. the range of stress intensity factor, i.e. the curves typical of tests with overloads applied in cycles - for the PA7 aluminium alloy ang 18G2A steel. Difficulties with the model-based description (based on the Wheeler retardation model) of fatigue crack growth have been shown as due to the peculiarities discussed.

PL

Osobliwości rozwoju pęknięć zmęczeniowych i modyfikacja modelu opóźnień Wheelera - część 1. Przedstawiono osobliwości przebiegu pęknięć zmęczeniowych w odniesienu do krzywych długości pęknięcia w funkcji liczby cykli lub prędkości propagacji w funkcji zakresu współczynnika intensywności naprężeń - to jest krzywych typowych dla badań z przeciążeniami zadawanymi cyklicznie. Badano stop aluminium PA7 i stal 18G2A. Omówiono trudności w opisie modelowym propagacji pęknięć (w oparciu o model opóżnień Wheelera) w związku z omawianymi osobliwościami.

19

Fatigue crack growth peculiarities and modifications of the Wheeler retardation model (Part 2)

Kłysz S.

Journal of Theoretical and Applied Mechanics

|

2001

|

Vol. 39 nr 4

843-859

EN

Modifications of the Wheeler retardation model have been presented in the paper. The modifications improve description of data resulting from investigations on fatigue crack growth phenomena, in particular, for higher values of overloads.

PL

Osobliwości rozwoju pęknięć zmęczeniowych i modyfikacja modelu opóźnień Wheelera - część 2. Przedstawiono modyfikacje modelu opóźnień Wheelera rozwoju pęknięć zmęczeniowych. Modyfikacje te poprawiają możliwości opisu danych doświadczalnych z badań propagacji pęknięć zmęczeniowych, w szczególności dla dużych przeciążeń. Przedstawiono przykłady opisu danych doświadczalnych przy użyciu zmodyfikowanego modelu opóźnień Wheelera.