Healthy Research Rewards
ResearchHub is incentivizing healthy research behavior. At this time, first authors of open access papers are eligible for rewards. Visit the publications tab to view your eligible publications.
Got it
BY
Bing Yang
Author with expertise in Fatigue Mechanics and Fracture Analysis
Achievements
This user has not unlocked any achievements yet.
Key Stats
Upvotes received:
0
Publications:
11
(9% Open Access)
Cited by:
7
h-index:
20
/
i10-index:
30
Reputation
Biology
< 1%
Chemistry
< 1%
Economics
< 1%
Show more
How is this calculated?
Publications
0

A physics-informed neural network approach for predicting fatigue life of SLM 316L stainless steel based on defect features

Feng Feng et al.Nov 1, 2024
Defects in additively manufactured materials severely limit the performance of parts in practical applications, often exposing them to the risk of fatigue failure. In order to improve the reliability and performance of additively manufactured parts, it becomes crucial to accurately predict the fatigue life of the material. Although traditional semi-empirical formulas can assess the effect of defects on the fatigue performance of parts, they still lack detailed research and consideration of defect morphology features. Therefore, this study proposes a method based on Physics-Informed Neural Networks (PINN). This method improves the predictive capability of the model and enhances its interpretability by extracting the sensitive features of critical defects and embedding known physical knowledge or fracture mechanics methods as loss functions into the training process of the neural network. Additionally, the method effectively captures the complex relationship between defect features and fatigue life, providing a deeper understanding of the model prediction results. The results show that the PINN model considering feature-related knowledge has higher prediction accuracy and reliability, and all predicted fatigue life are narrowed within 2-factor bands, enabling more accurate prediction of fatigue life for SLM 316L stainless steel under different processing conditions.
0

Repeated impact response of honeycomb sandwich panels based on the failure parameters of adhesive layer and material

Haoxu Ding et al.May 31, 2024
Honeycomb sandwich structure has been widely used in lightweight and impact protection of rail vehicle structures due to its excellent mechanical properties. In this paper, the plastic deformation, failure response and energy absorption characteristics of honeycomb sandwich panels for rail vehicles under repeated impact loads were studied. The three-point bending tests and low-speed impact tests of honeycomb sandwich panels were carried out, and a three-dimensional numerical model considering the detailed structure of the honeycomb core and the failure of the adhesive layer was established. The model can reasonably simulate honeycomb sandwich panels' stiffness, strength, and structural failure. The effects of impact times and impact angle on the performance indexes of the honeycomb sandwich panel were studied. The results show that when the impact energy is the same, the impact times will affect the energy absorption distribution of honeycomb sandwich panels. With the increase in impact times, the panel's absorption energy decreases, the core's absorption energy increases, and the total absorption energy decreases. For multiple impact conditions, with the increase of impact times, the single energy absorption of the upper panel and core decreases, and the single energy absorption of the lower panel increases. When the impact energy is the same, the rise in impact angle will increase the damage to the honeycomb sandwich panel, and the energy absorption of each part will increase. In addition, the influence of impact times on the energy absorption efficiency of honeycomb sandwich panels is related to the impact angle.
0

Effect of stress ratio and overload on mixed-mode crack propagation behaviour of EA4T steel

Shuancheng Wang et al.Jun 2, 2024
The influence of stress ratio (R-ratio) and overload effect on the mixed mode fatigue crack growth (FCG) behaviour is experimentally assessed in this study. Mixed-mode FCG tests were conducted on EA4T steel, involving variations in R-ratios, overload types, and overload interval (OLI) cycle times. The results showed that the crack propagation prediction model, incorporating plasticity and roughness-induced crack closure effects as proposed in previous work based on the model of Christopher and Pokluda et al., outperforms four traditional models when fitting experimental data under different R-ratio conditions. Considering the impact of the R-ratio, the original mixed model was modified which shows an improvement of approximately 7 % in fitting experimental data. The ranking of overload retardation effects within overload types was as follows: single overload (SOL) > double overload (DOL) > multiple overload (MOL). The interval cycles incorporated within the overload sequence can weaken the crack closure effect caused by the crack tip overload. A smaller OLI can lead to the retardation effect of the preceding overload being overshadowed by the influence of the subsequent overload, thus diminishing the retardation effect. Increasing the OLI reduces interference among the retardation effects of different overloads, resulting in smaller interference zones for each overload retardation effect. The crack tip opening displacement was proposed as the delay parameter, and the rationality of the delay parameter was verified by combining it with the test data. The parameter effectively reflects the retardation state and aligns well with the test results
0
Citation1
0
Save
0

Investigation of fatigue crack growth behavior and crack tip plastic zone characteristics in welded structures based on local displacement fields

Zhe Zhang et al.Aug 5, 2024
The fatigue crack growth behavior in welds is difficult to evaluate due to complex internal stresses and microstructural differences. This paper uses the CJP model based on displacement field variations to describe the fatigue crack growth behavior and the size of the crack tip plastic zone in welds. First, fatigue crack growth rate tests were conducted on base metal and as-welded specimens. The digital image correlation technique was used to capture the speckle pattern variations on the specimen surface during crack growth, obtaining the crack tip displacement field required by the CJP model. Based on this, by calculating the stress intensity factor ranges Î”K and Î”KCJP, two da/dN–ΔK(ΔKCJP) curves defined by the traditional and CJP models were obtained, proving the model's applicability for describing fatigue crack growth behavior in welded joints. Finally, the CJP model was used to calculate and compare the crack tip plastic zones of base metal and as-welded specimens. It was found that the maximum error for the as-welded specimen was 37.84%, occurring at the initial stage of crack propagation and gradually decreasing with the fatigue process.
0

Evolution of residual stress at a fatigue crack tip and its influence on crack tip shielding and plasticity

Zhe Zhang et al.Aug 8, 2024
The evolution of residual stresses (RS) at a crack tip and associated changes in crack shielding effects during fatigue crack growth (FCG) has a first order effect on the fatigue life of welded joints. This paper reports the results of fatigue crack growth rate (FCGR) tests conducted on as-welded and post-weld heat-treated (PWHT) specimens. By combining digital image correlation (DIC) techniques with the CJP model of crack tip stress and displacement fields, the stress intensity factor KCJP was obtained. Additionally, the da/dN–ΔKCJP curve was derived from the displacement field. Subsequently, the variation in KCJP-max and crack opening displacement Î´ were compared for as-welded and PWHT specimens. The evolution of RS and crack opening force Fop at different crack lengths were investigated. Results indicated that during FCG, the RS at the crack tip showed a trend towards a progressive acceleration in its decrease, until it was completely relaxed when a/W was approximately 0.56. Due to the crack tip shielding effects contribution an associated slight reduction in KCJP-max was observed in the initial stages of crack growth. Finally, the impact of the RS changes on crack tip shielding effects and the plastic zone size at the crack tip during the FCG process was systematically analysed. An improved model for assessing the plastic zone size at the crack tip, which considers the evolution of RS and crack tip shielding effects, was established and validated.
0

Load-equivalent model and loosening life prediction method of bolts under transverse loading

Long Yang et al.Jun 5, 2024
To establish a method for predicting the loosening life of bolts under random transverse vibration, this study first obtains the transverse displacement–loosening life (D–NL) curves of bolts under three loosening states (90 %, 80 %, and 70 % of the residual preload) through bolt-loosening tests under different transverse displacement loads. Based on the mechanical analysis model of bolt loosening with strict physical definitions, load-equivalent models of the bolt external load, screw load, and screw-tooth root stress are established by considering the transverse displacement load as the input excitation and the screw-tooth root stress as the output response; these achieve the transfer and conversion of the bolt external load and screw root stress with the screw load as the bridge. Subsequently, two types of finite element models of bolted connections are established and verification tests are performed. The equivalent relationships between the bolt external load, screw load, and screw-tooth root stress are simulated and tested, and the accuracies of the bolt-load equivalent models are verified. Finally, based on the bolt-load equivalent models, the D–NL curves for evaluating loosening using the directional macroscopic displacement load are converted to stress–loosening life (S–NL) curves to evaluate loosening using the undirected local stress. A calculation flow of the bolt-loosening life under random transverse vibrations is established, and a method of predicting bolt-loosening life based on the bolt-load equivalent relationship is developed. These findings provide a useful reference for optimizing bolted connection designs and preventing bolt loosening.
Load More