There are two serious drawbacks to the ASTM offset method for determination of crack opening load, discontinuity and inconsistency problems. The former is the lack of opening load value in the lower 5% load range due to the procedure that the compliance offset is plotted against the mean load of the segment span of 10% of the cyclic load range. The latter is that the ASTM method underestimates, estimates accurately, or overestimates the opening load, depending on the maximum compliance offset value and the stress ratio. To overcome the two drawbacks, the so-called normalized-extended ASTM method is proposed and evaluated quantitatively in detail using the data of 7475-T7351 and 2024-T351 aluminum alloys. The normalized-extended ASTM method improves the standard ASTM method significantly and provides very good correlation of crack growth rate stress ratio effects. To use the normalized-extended ASTM method with the 2/π (2/PI) $\Delta K_{eff}$ estimation method proposed by Paris et al. instead of conventional $\Delta K_{eff}$ estimation, gives better results, implying that the 2/PI $\Delta K_{eff}$ estimation method is very useful for correlating crack growth rates. The normalized-extended ASTM method and 2/PI method are strongly recommended for crack opening load determination and effective stress intensity factor range estimation, respectively.
To check both the precision and the accuracy for fatigue crack growth rate by the proposed method in this study, the normalized-extended ASTM method, automated $\Delta K_{eff}$ -controlled fatigue crack growth testing was done and closely analyzed.
ASTM offset방법으로 균열열림하중을 결정할 때는 균열열림하중의 불연속과 비일관성이라는 2가지 중요한 문제점이 있다. 전자는 ASTM 균열열림하중 결정방법은 compliance offset을 결정하기 위한 segment 크기가 하중진폭의 10%에 해당되는 절차상의 문제로 최소하중에서부터 하중진폭의 5%까지는 compliance offset값이 존재하지 않기 때문에 발생하는 것이다. 후자는 최대 compliance offset값과 응력비에 따라 ASTM 균열열림하중 결정방법은 균열열림하중을 과소평가, 정확한 평가, 과대평가한다. 이와 같은 문제점들을 해결하기 위해 normalized-extended ASTM 방법이 제안되었으며, 7475-T7351과 2024-T351 알루미늄 합금에 대해 면밀히 정량적 평가를 수행하였다. 그 결과, normalized-extended ASTM 방법은 균열열림하중을 결정함에 있어 ASTM 방법을 많이 향상시키며, 응력비 영향을 고려한 균열진전속도를 잘 나타낸다. Paris등에 의해 제안된 2/PI 유효응력강도계수폭을 normalized-extended ASTM 방법을 함께 적용시키면 통상적인 유효응력강도계수폭을 사용하는 것보다 더 좋은 결과를 준다. 이것은 균열진전속도를 정의함에 있어 2/PI 유효응력강도계수폭이 매우 유효함을 나타낸다. 균열열림하중 결정방법 및 유효응력강도계수폭 평가에 있어 normalized-extended ASTM 방법과 2/PI방법을 사용하도록 추천한다.
본 연구에서 제안된 normalized-extended ASTM 방법에 의해 추정된 균열진전속도의 정밀, 정확성을 확인하기 위해 유효응력강도계수폭 제어실험을 수행하고 면밀히 분석하였다.
