The Prediction of Fatigue Crack Opening Behavior Using Cyclic Crack Tip Opening Displacement by Finite Element Analysis

2006 ◽  
Vol 324-325 ◽  
pp. 295-298 ◽  
Author(s):  
Hyeon Chang Choi
Keyword(s):  
Finite Element Analysis ◽  
Finite Element ◽  
Fatigue Crack ◽  
Crack Opening ◽  
Crack Tip ◽  
Crack Tip Opening Displacement ◽  
Opening Displacement ◽  
Element Analysis ◽  
Element Size ◽  
Crack Tip Opening

An elastic-plastic finite element analysis (FEA) is performed to examine the opening behavior of fatigue crack, where the contact elements are used in the mesh of the crack tip area. The relationship between fatigue crack opening behavior and cyclic crack tip opening displacement was studied in the previous study. In this paper, we investigate the effect of the element size when predict fatigue crack opening behavior using the cyclic crack tip opening displacement obtained from FEA. The cyclic crack tip opening displacement is well related to fatigue crack opening behavior.

Elastic-Plastic Finite Element Analysis of the Effect of the Compressive Loading on Fatigue Crack Tip Parameters

2008 ◽  
Vol 392-394 ◽  
pp. 980-984 ◽  
Author(s):  
Y. Sha ◽  
Hui Tang ◽  
Jia Zhen Zhang
Keyword(s):  
Finite Element Analysis ◽  
Finite Element ◽  
Compressive Stress ◽  
Kinematic Hardening ◽  
Compressive Loading ◽  
Crack Tip ◽  
Crack Tip Opening Displacement ◽  
Opening Displacement ◽  
Element Analysis ◽  
Elastic Plastic

In this paper, a detailed elastic-plastic finite element analysis of the effect of the compressive loading on crack tip plasticity is studied based on the material’s kinematic hardening model. Five centre-cracked panel specimens with different crack lengths are analyzed. The analysis shows that in a tension-compression loading the maximum spread of the crack tip reverse plastic zone increases with the increase of the compressive stress and the near crack tip opening displacement decreases with the increase of the compressive stress at the same nominal stress intensity factor. The applied compressive stress is the main factor controlling the near crack tip parameters.

A Study on the Relationship between Fatigue Crack Opening Behavior and Reversed Plastic Zone Size

2005 ◽  
Vol 297-300 ◽  
pp. 66-71 ◽  
Author(s):  
Hyeon Chang Choi
Keyword(s):  
Finite Element Analysis ◽  
Fatigue Crack ◽  
Plastic Zone ◽  
Crack Opening ◽  
Crack Tip ◽  
Plastic Zone Size ◽  
Zone Size ◽  
Element Analysis ◽  
Element Size ◽  
The Relationship

A relationship between fatigue crack opening behavior and the reversed plastic zone size is studied. An elastic-plastic finite element analysis (FEA) is performed to examine the opening behavior of fatigue crack. The contact elements in this analysis are adopted in the mesh of the crack tip area. The smaller element size than reversed plastic zone size is used for evaluating the distribution of reversed plastic zone. In the author’s previous results, the FEA could predict the crack opening level, which the size of crack tip elements was in proportion to the theoretical reversed plastic zone size. It is found that the calculated reversed plastic zone size is related to the theoretical reversed plastic zone size and crack opening level. The calculated reversed plastic zone sizes are almost equal to the reversed plastic zone size considering crack opening level obtained by experimental results. It is possible to predict the crack opening level from the reversed plastic zone size calculated by the FEA. We find that the experimental crack opening levels correspond with the opening values of crack tip contact nodes on the calculated reversed plastic zone.

The Fined COD Transform Formula for CT Specimens to Investigate Material Fracture Toughness

2012 ◽  
Vol 188 ◽  
pp. 11-16
Author(s):  
Yao Yao ◽  
Li Xun Cai ◽  
Chen Bao ◽  
Han Jiang
Keyword(s):  
Crack Opening ◽  
Crack Tip ◽  
Compact Tension ◽  
Compact Tension Specimen ◽  
Crack Tip Opening Displacement ◽  
Opening Displacement ◽  
Element Analysis ◽  
Material Fracture ◽  
Crack Tip Opening ◽  
The Relationship

For front-force compact tension specimen (FFCT), based on the refined results of the relationship between crack tip opening displacement and load line crack opening displacement from Finite Element Analysis (FEA), the influences of material properties and plastic deformation near the crack tip have been analyzed. A simplified and accurate transform formula for FFCT specimens is presented in this paper, and the error analysis is conducted.

Finite Element Simulation of Stable Fatigue Crack Growth Using Critical CTOD Determined by Preliminary Finite Element Analysis

2014 ◽  
Vol 891-892 ◽  
pp. 1675-1680
Author(s):  
Seok Jae Chu ◽  
Cong Hao Liu
Keyword(s):  
Finite Element ◽  
Fatigue Crack ◽  
Fatigue Crack Growth ◽  
Finite Element Simulation ◽  
Crack Growth ◽  
Crack Tip ◽  
Stress Intensity Factor Range ◽  
Crack Tip Opening Displacement ◽  
Element Analysis ◽  
Element Simulation

Finite element simulation of stable fatigue crack growth using critical crack tip opening displacement (CTOD) was done. In the preliminary finite element simulation without crack growth, the critical CTOD was determined by monitoring the ratio between the displacement increments at the nodes above the crack tip and behind the crack tip in the neighborhood of the crack tip. The critical CTOD was determined as the vertical displacement at the node on the crack surface just behind the crack tip at the maximum ratio. In the main finite element simulation with crack growth, the crack growth rate with respect to the effective stress intensity factor range considering crack closure yielded more consistent result. The exponents m in the Paris law were determined.

Investigation of metal cored arc welded FCA (fatigue crack arrester) steel in terms of microstructure, toughness and tensile properties

2018 ◽  
Author(s):  
Εμμανουήλ-Μάριος Καζασίδης
Keyword(s):  
Fatigue Crack ◽  
Tensile Properties ◽  
Arc Welding ◽  
Crack Tip ◽  
Crack Tip Opening Displacement ◽  
Opening Displacement ◽  
Crack Arrester ◽  
Crack Tip Opening ◽  
Welding Technique

Η παρούσα διδακτορική διατριβή αποσκοπεί στη μελέτη συγκολλήσεων ελασμάτων χάλυβα τύπου ΑΗ-40 FCA (Fatigue Crack Arrester), πάχους 13 mm, οι οποίες πραγματοποιήθηκαν με τη μέθοδο τόξου κοίλου ηλεκτροδίου με πυρήνα μεταλλικής σκόνης (Μetal Cored Arc Welding technique-MCAW). Η συγκεκριμένη μέθοδος συγκόλλησης επιλέχθηκε επειδή συνίσταται σε αυτοματοποιημένες διαδικασίες συγκόλλησης και ιδιαίτερα με πολλαπλά περάσματα καθώς δεν απαιτεί ενδιάμεσο καθαρισμό σκωρίας (σε αντίθεση με την FCAW). Κατά συνέπεια, οι συγκολλήσεις πραγματοποιήθηκαν με χρήση ρομποτικού μηχανισμού προκειμένου να εξασφαλιστεί η επαναληψιμότητα και η ακρίβεια των πειραματικών δοκιμών.Η διαδικασία που ακολουθήθηκε για τη μελέτη των συγκολλήσεων του χάλυβα AH-40 FCA περιλαμβάνει την εκτέλεση προπαρασκευαστικών-διερευνητικών πειραμάτων, τη διαδικασία βελτιστοποίησης ως προς τη μικροδομή και των ιδιοτήτων ένταντι εφελκυστικής φόρτισης, τη μελέτη της δυσθραυστότητας καθώς και την κατασκευή αναλυτικού μοντέλου. Πιο συγκεκριμένα: Aρχικά καθορίστηκε το εύρος των συνθηκών συγκόλλησης. Η σχετική μελέτη πραγματοποιήθηκε μέσω της διεξαγωγής μεμονωμένων στρώσεων μετάλλου στην επιφάνεια των χαλύβδινων ελασμάτων. Τα πειραματικά αποτελέσματα σε συνδυασμό με τη βιβλιογραφική ανασκόπηση, καθόρισαν το εύρος των εντέλει χρησιμοποιηθησών ρυθμών εισαγωγής θερμότητας (0.5-2.5 kJ/mm με βήμα 0.5 kJ/mm). Στη συνέχεια, η βελτιστοποίηση της συγκόλλησης πραγματοποιήθηκε βάσει των αποτελεσμάτων του μικροδομικού χαρακτηρισμού και των δοκιμών εφελκυσμού εγκαρσίως της διεύθυνσης συγκόλλησης. Σε αυτό το στάδιο τα παρακάτω κριτήρια καθορίστηκαν ως κρίσιμα για την επίτευξη της βέλτιστης συγκολλητής δομής:- Έκταση θερμικά επηρεασμένης ζώνης (η ελαχιστοποίηση του πλάτους της είναι επιθυμητή). Χρήση στερεοσκοπίου.- Ομοιογένεια των μικροδομικών συστατικών μεταξύ της θερμικά επηρεασμένης ζώνης, της ζώνης τήξης και του μετάλλου βάσης (η μέγιστη ομοιογένεια είναι επιθυμητή). Χρήση οπτικής μικροσκοπίας, ηλεκτρονικής μικροσκοπίας σάρωσης.- Κατανομή μικροσκληρομετρήσεων (ομαλή κατανομή είναι επιθυμητή, πλησιέστερη στη τιμή αναφοράς, δηλαδή στη μικροσκληρότητα του μετάλλου βάσης). Χρήση της μεθόδου Vickers.- Όριο διαρροής της συγκόλλησης (επιθυμητή η μεγιστοποίηση του ορίου διαρροής). Δοκιμή εφελκυσμού εγκαρσίως της διεύθυνσης συγκόλλησης- Αντοχή σε εφελκυσμό (επιθυμητή η μεγιστοποίηση της αντοχής). Δοκιμή εφελκυσμού εγκαρσίως της διεύθυνσης συγκόλλησης.-Επιμήκυνση θραύσης ως δείκτης της ολκιμότητας (επιθυμητή η μεγιστοποίησης της επιμήκυνσης). Δοκιμή εφελκυσμού εγκαρσίως της διεύθυνσης συγκόλλησης. Έπειτα, η μελέτη επικεντρώθηκε στη διερεύνηση της βέλτιστης συγκόλλησης και πιο συγκεκριμένα στην περιοχή που παρουσιάζει τη μέγιστη υποβάθμιση των μηχανικών ιδιοτήτων. Σε αυτήν πραγματοποιήθηκαν δοκιμές με χρήση προρωγματωμένων δοκιμίων για τη μέτρηση της δυσθραυστότητας με τις μεθόδους Charpy V-notch και CTOD (Crack tip opening displacement).Παράλληλα με την πειραματική διαδικασία πραγματοποιήθηκε η ανάπτυξη ενός αιτιοκρατικού αναλυτικού μοντέλου το οποίο χρησιμοποιεί ρητές-μαθηματικές εξισώσεις με διττό στόχο: την πρόβλεψη του εμβαδού της περιοχής ενίσχυσης ενός κορδονιού ευθείας ραφής, καθώς και του απαιτούμενου αριθμού κορδονιών σε μία συγκόλληση με πολλαπλά περάσματα. Η αξιοπιστία των προβλεπόμενων αποτελεσμάτων και η επαναληψιμότητα του μοντέλου επιβεβαιώθηκαν πειραματικά.

Plastic relaxation at a crack tip by asymmetric slip

1988 ◽  
Vol 418 (1854) ◽  
pp. 261-280 ◽  
Keyword(s):  
Slip Band ◽  
Crack Opening ◽  
Crack Tip ◽  
Friction Stress ◽  
Small Scale ◽  
Crack Tip Opening Displacement ◽  
Opening Displacement ◽  
Sharp Crack ◽  
Scale Yielding ◽  
Crack Tip Opening

Relaxation at a sharp crack tip by a single slip band is considered. It is shown that for mixed-mode loading of a plane crack in an isotropic medium there is a unique angle between the slip band and the crack for which the energy release rate (or stress intensity factor) of the crack can be reduced to zero. For such a slip-band calculations are made of the slipband length and the crack-opening displacement as a function of the loading, crack length and friction stress acting on dislocations in the slip band. For small-scale yielding, a simple model is discussed that gives a good approximation to the crack-tip opening displacement and slip-band angle.

Sign in / Sign up

Export Citation Format

Share Document