Trends to determine fracture intiation and propagation of a pipe under service pressure

A fracture toughness transferability curve has been established for the X52 pipe steels described by a linear relationship between the notch critical stress intensity factor and the average value of T stress over the opening stress distribution. This curve is used to determine the fracture toughness associated with the structure. the characteristic length of the fracture process. Crack extension modelled by Finite Element method using CTOA criterion coupled with the the node release technique is used to predict the crack velocity, the arrest pressure and crack length. This method is compared with the different Two Curves Methods Batelle, HLP and HLP-Sumitom

Static and Dynamic Tearing of Thin Steel Sheets

This paper presents the energy analysis of static mode III fracture of thin steel sheets. For dynamic tearing studies we used the Charpy test apparatus. Static tearing tests performed on three kind steel sheets indicate that the linear relationship of Mai and Cotterell is valid for specimens with a leg width W up to 30 mm. In the given range, the specific work of fracture Te is determined according to the Mai-Cotterell model. The Te kinetics is studied as a function of sheet thickness B, radius of curvature p, and loading rate V. The modified model includes a linear dependence of p versus W. Moreover, we show that variation of loading rate V from 1 to 300 mm/min has no effect on the specific work of fracture Te. A slight decrease in dynamic fracture toughness J0,d is found.Представлен энергетический анализ статического разрушения тонких стальных листов по типу KIII. При динамических испытаниях использовалось оборудование для образцов типа Шарпи. Статические испытания трех видов стальных листов на разрыв свидетельствуют, что линейное соотношение Мая-Коттрелла справедливо для образцов с шириной рабочей части до 30 мм. В указанном диапазоне удельная работа разрушения Ге определяется в соответствии с моделью Мая-Коттрелла. Исследовалась кинетика Ге в зависимости от толщины листа B, радиуса кривизны ρ и скорости нагружения V. Усовершенствованная модель включает линейное отношение ρ/W. Кроме того, изменение скорости нагружения V от 1 до 300 мм/мин показало, что удельная работа разрушения Ге не зависит от нее. Установлено незначительное снижение динамической трещиностойкости J0,d.Представлено енергетичний аналіз статичного руйнування тонких стальних листів за типом KIII . При динамічних випробуваннях використовувалось обладнання для зразків типу Шарпі. Статичні випробування трьох видів стальних дисків на розрив свідчать, що лінійне співвідношення Мая- Коттрелла справедливе для зразків із шириною робочої частини до 30 мм. У такому діапазоні питома робота руйнування Те визначається у відповідності з моделлю Мая-Коттрелла. Досліджувалась кінетика Те в залежності від товщини листа В, радіуса кривини ρ і швидкості навантаження V. Удосконалена модель включає співвідношення ρ/W. Окрім того , змінюючи швидкість навантаження V від 1 до 300 мм/хв, встановлено, що питома робота руйнування Те не залежить від неї. Показано незначне змeншeння динамічної тріщиностійкості J0,d

Stem cell-mediated angiogenesis in skin tissue engineering and wound healing

The timely management of skin wounds has been an unmet clinical need for centuries. While there have been several attempts to accelerate wound healing and reduce the cost of hospitalisation and the healthcare burden, there remains a lack of efficient and effective wound healing approaches. In this regard, stem cell-based therapies have garnered an outstanding position for the treatment of both acute and chronic skin wounds. Stem cells of different origins (e.g., embryo-derived stem cells) have been utilised for managing cutaneous lesions; specifically, mesenchymal stem cells (MSCs) isolated from foetal (umbilical cord) and adult (bone marrow) tissues paved the way to more satisfactory outcomes. Since angiogenesis plays a critical role in all four stages of normal wound healing, recent therapeutic approaches have focused on utilising stem cells for inducing neovascularisation. In fact, stem cells can promote angiogenesis via either differentiation into endothelial lineages or secreting pro-angiogenic exosomes. Furthermore, particular conditions (e.g., hypoxic environments) can be applied in order to boost the pro-angiogenic capability of stem cells before transplantation. For tissue engineering and regenerative medicine applications, stem cells can be combined with specific types of pro-angiogenic biocompatible materials (e.g., bioactive glasses) to enhance the neovascularisation process and subsequently accelerate wound healing. As such, this review article summarises such efforts emphasising the bright future that is conceivable when using pro-angiogenic stem cells for treating acute and chronic skin wounds

Mechanical behavior and optimization of multidirectional laminate specimens under delamination by bending

Delamination in the multidirectional laminates under bending loading is often difficult to characterize because of problems involved by excessive deformations ahead of the crack tip and by non-linearities due to large displacements and transverse microcracking. In fact, these microcracks appear in the most strained plies especially for thin materials. Consequently, the concept of linear elastic fracture mechanic cannot be used in order to characterize delamination. Thus, the objective of this work is to highlight, experimentally and analytically these problems on DCB specimens, then to carry out optimization of thickness which makes it possible to avoid the appearance of transverse cracking before starting of delamination. The material used is E-glass/epoxy multidirectional laminates. The results of optimization obtained are in good agreement with the experimental results.При навантаженні згином багатовимірних ламінатів має місце деламінація. Її опис є досить важким, оскільки у вістрі тріщини присутні великі деформації та відмічаються нелінійні ефекти, що зумовлені значними переміщеннями і утворенням поперечних мікротріщин. Останні з’являються у найбільш навантажених шарах, особливо в тонких ламінатах. Експериментально досліджено вищезгадані особливості на зразках у вигляді консольної балки та виконано оптимізацію товщини багатошарового зразка, за якої деламінація починаєтьсядо утворення поперечних мікротріщин у найбільш навантажених шарах. Об’єктом дослідження служив склоепоксидний зміцнений ламінат. Отримані результати оптимізації товщини зразка добре узгоджуються з експериментальними даними.При изгибном нагружении многомерных ламинатов имеет место деламинация, описание которой весьма затруднительно ввиду наличия больших деформаций у вершины трещины и различных нелинейных эффектов, связанных со значительными перемещениями и образованием поперечных микротрещин. Последние появляются в наиболее нагруженных слоях, особенно в тонких ламинатах. Экспериментально исследованы вышеуказанные особенности на образцах в виде консольной балки и выполнена оптимизация толщины многослойного образца, при которой деламинация начинается до образования поперечных микротрещин в наиболее нагруженных слоях. Объектом исследования служил стеклоэпоксидный упрочненный ламинат. Полученные результаты оптимизации толщины образцов хорошо согласуются с экспериментальными данными

Performance evaluation of a natural and synthetic compound as corrosion inhibitors of API 5L X52 steel in hydrochloric acid media

A comparative study of corrosion protection of pipeline steel API 5L X52 in hydrochloric acid solution was conducted between a “synthetic commercial corrosion inhibitor” and a “green corrosion inhibitor” extract from the leaves of Ruta Chalepensis (LERC). It has been found that LERC inhibiting ability is quite high and depends strongly on its concentration in the corrosive solution. At an elevated temperature (353K), the LERC inhibitor demonstrates higher effectiveness than the commercial inhibitor. The electrochemical study showed that the LERC inhibitor affects both the anodic and cathodic corrosion reactions. The LERC adsorption mechanism on steel surface was assessed and some thermodynamic parameters of its process were determined

Prediction of the critical stress to crack initiation associated to the investigation of fatigue small crack

Fatigue design is of vital importance to avoid fatigue small crack growth in engineering structures. This study shows that the critical fatigue design stress can be defined below the usual endurance limit, considered inrules and codes. The material constitutive behaviour is using linear isotropic elasticity.Lassere and Pallin-Luc [1-2] use the elastic energy and over-energy under uniaxial load (tension and rotating bending). The authors deduce the influencing critical stress value corresponding to sigma star. It’s a linear approach.We propose an over-energy under dissymmetrical rotating bending and expressed in the ellipse axes. An asymptotic approach is transformed the over-energy in polynomial function of critical stress. Unknown depend on experimental service conditions, endurance limit of tension and rotating bending of specimen. The fatigue database of 30NCD16 steel studied by Froustey and Dubar [3-13] is used. Critical stresses are evaluated (Fig. 2).The research done by Manning and all [4] has shown the small crack effect to be as large as 0.3 mm. Small crack and critical stress are illustrated here in as resulting from pure bending approach expressed by Bazant law [7]. It’s reproduces well the Kitagawa diagram [6] (Fig. 3). When the short cracks are hidden in the material, we shows that the number  cycles during small crack growth be significantly higher (Fig. 4) than the corresponding cycles of large cracks growth (ONI’s fatigue test) for the same physically crack size. Indeed its evolution can be blocked by a microstructural barrier (grain boundary, for example). Hence, the considerations of small crack growth are strongly influencing the fatigue life of a component or structure

Effect of Pores on Mechanical Behavior. Application to the Composite Material

The effects of microscopic pores, during the historical deformation on the behavior of ductile material are experimentally and numerically investigated. The material used in this study is constituted from the glass beads which are incorporated in the polyester resin. During moulding of these constituents, the pores remain in the material because of the resin viscosity. The experimental technique used for the characterization of the effect of pores is the tensile test. The constitutive equations of poroelastoplasticity are developed according to the micromechanical consideration. The material model developed by Gurson is extended to this composite material. The numerical results are obtained and compared with the experimental ones.Выполнены экспериментальное исследование и численное моделирование влияния микроскопических пор на поведение вязкого материала при деформировании с учетом истории нагружения. Объектом исследования служил композитный материал на основе полиэстер- ной резины с включениями из бисера. В процессе формовки указанных компонентов в материале образуются поры из-за вязкости резины. Для оценки эффекта пор использовали экспериментальную технологию испытаний на растяжение. В рамках микромеханического подхода получены основные уравнения пороупругопластичности. Проведено обобщение модели материала Гурсона на исследуемый композитный материал. Результаты расчетов сопоставлены с экспериментальными данными.Виконано експериментальні дослідження і числове моделювання впливу мікроскопічних пор на поведінку в ’язкого матеріалу при деформуванні з урахуванням історії навантаження. Об’єктом дослідження служив композитний матеріал на основі поліестерної гуми з вкрапленнями з бісеру. У процесі формовки указаних компонентів у матеріалі з ’являються пори внаслідок в ’язкості гуми. Для оцінки ефекту пор використовували експериментальну технологію випробувань на розтяг. У рамках мікромеханічного підходу отримано основні рівняння поропружнопластичності. Проведено узагальнення моделі матеріалу Гурсона на композитний матеріал, що досліджується. Розрахункові результати зіставляються з експериментальними

Modeling of Damage Interaction in Fatigue Relaxation for Long-Term Life Prediction. Case of Alloy 800 Grade 2 Study at 550°C

Prediction of fatigue life in creep-fatigue at a temperature of 550°C has been made for an Inconel alloy with the help of 3 models of damage evolution: the Chaboche model, the Levaillant model, and a new model of creep fatigue relaxation. The main advantages of the new model are that it requires only few constants and provides a high accuracy of the fatigue life prediction.Прогнозирование усталостной долговечности в условиях ползучести при температуре 550°С выполнено для жаропрочного и жаростойкого сплава на никелевой основе (Inconel). Представлены модели эволюции повреждения Шабоша (Chaboche) и Леваяна (Levaillant), а также новая модель релаксации при совместном действии ползучести и усталости. Предложенная модель позволяет осуществлять долгосрочное прогнозирование без использования большого количества постоянных.Прогнозування утомної довговічності в умовах повзучості при температурі 550°С виконано для жароміцного і жаростійкого сплаву на нікелевій основі (Inconel). Представлено методи еволюції пошкодження Шабоша (Chaboche) і Леваяна (Levaillant), а також нову модель релаксації при сумісній дії повзучості й утоми. За допомогою запропонованої моделі можна проводити довготермінове прогнозування без використання великої кількості сталих

Brittle Mixed-Mode (I+II) Fracture: Application of the Equivalent Notch Stress Intensity Factor to the Cracks Emanating From Notches

In the present paper, crack initiation in mixed-mode (I+II) fracture has been studied using notched circular ring specimens. A new criterion of brittle mixed-mode (I+II) fracture based on the notch tangential stress and the volumetric approach has been developed. The critical value of the equivalent notch stressintensity factor has been considered as fracture toughness in mixed-mode (I+II) fracture.Исследуется зарождение трещины по смешанному механизму разрушения (типа I+II) в образцах кольцевого типа с внутренним надрезом. Предложен новый критерий для описания хрупкого разрушения смешанного типа I+II, в основу которого положен объемный подход, а базовым параметром служит касательное напряжение в надрезе. Предлагается в качестве параметра вязкости разрушения для смешанного механизма разрушения по типу I+II использовать предельное значение эквивалентного коэффициента интенсивности напряжений в надрезе.Досліджується зародження тріщини за змішаним механізмом руйнування (типу І+ІІ) в зразках кільцевого типу з внутрішнім надрізом. Запропоновано новий критерій для описання крихкого руйнування змішаного типу І+ІІ, в основу якого покладено об’ємний підхід, а базовим параметром є дотичне напруження у надрізі. За параметр в ’язкості руйнування для змішаного механізму руйнування за типом І+ІІ пропонується використовувати граничне значення еквівалентного коефіцієнта інтенсивності напружень у надрізі