The aim of this study was to analyze the mechanism of fatigue crack propagation in steel and to assess the fatigue strength of structures based on the stress intensity factor. The article presents the stages of crack initiation and propagation in steel elements subjected to cyclic loading. The static load-bearing capacity condition in the presence of material defects is discussed. A key part of the study is the analysis of the Paris curve. The application of Wöhler fatigue curves in the assessment of steel fatigue durability is also presented.
PL
Celem pracy była analiza mechanizmu propagacji pęknięć zmęczeniowych w stali oraz ocena wytrzymałości zmęczeniowej konstrukcji na podstawie współczynnika intensywności naprężenia. W artykule przedstawiono etapy inicjacji i propagacji pęknięć w elementach stalowych poddanych obciążeniom cyklicznym. Omówiono warunek nośności statycznej w obecności defektów materiałowych. Kluczową częścią pracy jest analiza krzywej Parisa. Przedstawiono również zastosowanie krzywych zmęczeniowych Wöhlera w ocenie trwałości zmęczeniowej stali.
Determining the guaranteed operational time of helicopter blades is one of the important tasks necessary for successful vehicle use. Flight tests on different modes and special fatigue benches are used to solve such problems. The loads recorded during the flight are applied to ground tests on a bench. The ground fatigue tests of the ultralight helicopter blades have features associated with the influence of the scale factor comparison with the big helicopters. These features are presented in this article as the example of a ground test for a VA115 helicopter blade and a method of recalculating data. The purpose of these tests was to confirm the guaranteed service life of blades and define a reliable method for it.
W referacie omówiono przypadek przedwczesnego występowania pęknięć zmęczeniowych śrub stalowych klasy 10.9 stosowanych w łożyskach kołnierzowych łopat siłowni wiatrowych. Przeprowadzone badania wizualne, metalograficzne i pomiary twardości, wykazały występowanie błędów w obróbce termicznej śrub, związanych ze znacznym odwęgleniem wierzchniej warstwy śrub, wraz z powstaniem licznych wtrąceń niemetalicznych w tej warstwie, co skutkuje znaczącym obniżeniem trwałości zmęczeniowej elementów.
EN
The paper discusses the case of premature occurrence of fatigue cracks in class 10.9 steel screws used in flange bearings of wind turbine blades. The conducted visual and metallographic tests and hardness measurements showed the occurrence of errors in the thermal treatment of screws, related to significant decarburization of the surface layer of the screws, along with the formation of numerous non-metallic inclusions in this layer, which results in a significant reduction in the fatigue life of the elements.
W artykule przedstawiono wybrane aspekty pro gramów badawczych dotyczących zmęczenia materiałów i elementów konstrukcyjnych. Zaprezentowano projekty najczęściej stosowanych próbek. Omówiono szczegóły techniczne prowadzenia badań gotowych wyrobów (z przeznaczeniem dla przemysłu motoryzacyjnego). Podkreślono także postęp w badaniach zmęczeniowych, dzięki wprowa- dzeniu nowoczesnych technik optycznych. Ponieważ równie istotnym elementem badań zmęczeniowych jest ocena zmian strukturalnych na poziomie mikro, tego typu testy omówiono na przykładzie analizy strukturalnej prób przeprowadzonych dla złączy spawanych ze stali wysoko- wytrzymałej S700MC, zaczepów kulowych oraz śrub wytrzymałościowych.
EN
The article presents selected aspects of research programs concerning the fatigue of materials and structural elements. Designs of the most commonly used specimens are presented. Technical details of testing on the final products (for the automotive industry) are discussed. The work also emphasizes the progress in fatigue testing thanks to the introduction of modern optical techniques. Since an equally important element of fatigue testing is the assessment of structural changes at the micro level, this type of tests is discussed taking as the representative examples the structural analysis of tests carried out for welded joints made of the S700MC high-strength steel, coupling balls and strength bolts.
Wśród metod defektoskopowych szczególne miejsce zajmują metody magnetyczne i magnetyczno-indukcyjne. Metody te opierają się na pośredniej kontroli przenikalności magnetycznej i przewodności elektrycznej właściwej badanego materiału.
This paper is to present an experimental study of the impact of surface hardening on the high-cycle fatigue behavior of an isotropic beam. The beams made from low carbon steel (St 44-2). Surface treatments used are pack carburizing and carbonitriding. The experimental work included mechanical test, surface heat treatment, fatigue test and Microscopic inspection. The surface hardening was done by using pack-carburizing process at a temperature of 925°C holding time variation (2, 4, and 6hr) followed by quenching and tempering process, and using the carbonitriding process at a temperature of 800°C and for periods (0.5, 1 and 1.5hr) then quenching directly in water. The fatigue test was carried out by a cantilever rotating-bending system. The results of an experimental fatigue test indicate that various behaviors depend on surface heat treatment and time soaking. The findings indicate that carbonitriding has a greater impact on the fatigue strength and life than the specimen has been treated with pack carburizing. In addition, as the time soaking increase, the fatigue life will increase for both types of surface heat treatments. It was found that the specimens that were hardened using the carbonitriding process achieved a higher surface hardness as the hardness increased to 1644.62HV, while the untreated specimens were 293HV. Compared with the hardening using the pack carburizing process.
W pracy zamieszczono wyniki badań statycznych i zmęczeniowych z prób przeprowadzonych na stali P91 z wykorzystaniem rurkowej cienkościennej mini-próbki klepsydrycznej. Zaprezentowano charakterystyki rozciągania i skręcania badanego materiału oraz wyznaczone na ich podstawie parametry mechaniczne. Przedstawiono wpływ rodzaju sterowania maszyną wytrzymałościową (sygnał przemieszczenia, odkształcenia lub naprężenia) na zachowanie materiału, w postaci jego odpowiedzi ilustrujących zmiany amplitudy naprężenia, odkształcenia i pętli histerezy. Zaprezentowano różnice w liniach ograniczonej wytrzymałości zmęczeniowej, wynikające z zastosowania obciążenia w postaci cyklicznie zmiennego odkształcenia i naprężenia.
Przedstawiono współczesne problemy badawcze metalowo-szklanych konstrukcji fasad budynków użyteczności publicznej. Omówiono rodzaje badań eksperymentalnych oraz symulacje numeryczne. Prezentowane badania posłużyły również do tworzenia innowacyjnych rozwiązań struktur elewacyjnych. Nowoczesne oprogramowanie umożliwia integrację badań eksperymentalnych z symulacjami numerycznymi oraz daje możliwość wykonywania badań w zakresie zmęczenia materiałowego, trwałości i niezawodności elementów i konstrukcji budowlanych.
EN
The article presents current research problems of metal and glass structures of facades of public buildings. The article presents types of experimental research and numerical simulations. The article describes tests and assessments of modern solutions for facade elements and structures introduced to the construction market. Modern software allows for the integration of experimental tests with numerical simulations and gives the possibility to perform tests in the field of material fatigue, durability and reliability of building elements and structures.
Zużywanie warstwy wierzchniej bieżni łożysk tocznych jest powszechnym problemem ich eksploatacji. Badania jej zużycia prowadzi się od ponad 50 lat, jednak z uwagi na zastosowanie łożysk tocznych w licznych maszynach przemysłowych oraz rozwój technologii konieczne jest stałe aktualizowanie wiedzy na ten temat. W pracy zaprezentowano przegląd publikacji dotyczących problemów zmęczeniowych i tribologicznych transformacji eksploatacyjnej łożysk tocznych w aspekcie bieżących kierunków rozwoju tej dziedziny.
EN
Wear of the top layer of the raceway of rolling bearings is a common problem in bearing operation. Its wear has been realized for over 50 years, but due to the use of rolling bearings in many industrial machines and technology development, it is necessary to constantly update the knowledge on this subject. The article reviews articles on the fatigue and tribological problems of the exploitation transformation of rolling bearings in terms of the current development trends in this field.
W referacie omówiono skutki spowodowane wystąpieniem pożaru filtru procesowego PCI z przenośnikiem zgarniakowym, będącego elementem instalacji wdmuchiwania pyłu węglowego do Wielkiego Pieca. Przeprowadzone badania diagnostyczne, w których skład wchodziło wykonanie badań nieniszczących, metalograficznych i pomiarów twardości, dały podstawę do wskazania przyczyn wystąpienia kolejnych awarii filtru, jak również sformułowania odpowiednich zaleceń diagnostycznych.
EN
The paper discusses the effects of the tire in the PCI process filter with a scraper conveyor, which is an element of the coal dust injection system into the Blast Furnace. The conducted diagnostic tests, which included the performance of non-destructive, metallographic and hardness tests, gave the basis to indicate the causes of subsequent filter failures, as well as to formulate appropriate diagnostic recommendations.
Varying ohmic loss in the winding of electrical machines, which are operated atvarious operating points, results in temperature changes during operation. Particularly, when the temperature is varying dynamically, the insulation system suffers from repeated thermal-mechanical stress, since the thermal expansion coefficients of the insulating materials and copper conductors are different. For the appropriate design of an insulation system, the effect of thermal-mechanical stress must be known. In the present work, motorettes are subjected to repeated thermal cycles. The expected lifetime is estimated and compared to the life time which is achieved by applying a lifetime-model which only considers thermal aging while ignoring thermal-mechanical stress effects. In addition, the hotspot temperature is simulated, the lifetime at the hotspot is estimated as the worst case. As expected, the results indicate that the thermal-mechanical stress plays a significant role during dynamic thermal aging of the winding insulation system. To better understand the thermal-mechanical stress effect, the resulting thermal-mechanical stress in a single wire is analyzed by the finite element method. A preliminary analysis of the aging mechanism of materials due to cyclic thermal-mechanical stress is performed with the theory of material fatigue.
The paper presents the results of a study on the fretting corrosion effect on strength as per the diagrams of material fatigue of low-cycle and high-cycle loading. An experimental study of the effect of fretting corrosion on fatigue of a titanium alloy VT3-1 showed that, when choosing a particular technological method to increase fatigue resistance of gas turbine engine parts operating under fretting corrosion conditions, it is necessary to take into account the fact that fretting itself is intensive strengthening and at the same time a softening factor affecting the surface layers of the material. Technological methods of surface plastic deformation treatment result in a significant change in the parameters of metal surface layer state, which depends on both the type and duration of treatment. If the power and time parameters of processing are too high, the surface may be re-cold worked and the surface layer of the material almost completely exhausts the reserve of plasticity, as a result dangerous microcracks occur, and the formation of particles of flaking metal emerge. Possible ways using technological methods have been suggested by the authors to improve fretting strength of part surfaces operating under fretting corrosion conditions.
PL
W artykule przedstawiono wyniki badań wpływu korozji ciernej na wytrzymałość zmęczeniową przy niskiej i wysokiej częstotliwości obciążania. Eksperymentalne badania wpływu korozji ciernej na zmęczenie stopu tytanu VT3-1 wykazały, że wybierając metodę technologicznego zwiększania odporności zmęczeniowej części silników turbogazowych pracujących w warunkach korozji ciernej, należy wziąć pod uwagę fakt, że sam fretting jest czynnikiem wzmacniającym i jednocześnie osłabiającym warstwy wierzchnie materiału. Technologiczne metody powierzchniowej obróbki plastycznej powodują istotną zmianę parametrów stanu warstwy metalu w zależności zarówno od rodzaju, jak i czasu trwania obróbki. Gdy parametry obróbki (moc i czas) są zbyt duże, powierzchnia zostaje poddana obróbce na zimno, warstwa wierzchnia materiału nie jest podatna na odkształcenie plastyczne, wobec czego powstają niebezpieczne mikropęknięcia oraz tworzą się odpryski. Wskazano potencjalne zabiegi technologiczne rekomendowane do zwiększenia odporności elementów maszyn pracujących w warunkach występowania korozji ciernej.
W referacie omówiono przypadek przedwczesnego wystąpienia pęknięcia zmęczeniowego wału wykonanego ze stali nierdzewnej gatunku X46Cr13. Przeprowadzone badania wizualne, metalograficzne i pomiary twardości, wykazały występowanie błędów w obróbce termicznej elementu, które nie zostały stwierdzone poprzez wykonanie odpowiednich badań diagnostycznych wału.
EN
The paper discusses the case of premature fatigue crack occurrence of a shaft made of stainless steel grade X46Cr13. Visual, metallographic and hardness tests carried out showed the occurrence of errors in the heat treatment of the element, which were not found by performing appropriate shaft diagnostic tests.
The paper discusses the case of premature failure of an industrial twinscrew extruder for plastics made of chromium-molybdenum stainless steel grade 1.4122 (3H17M). The diagnostic tests carried out, which included the performance of: non-destructive, metallographic, thermovision and hardness tests, gave the basis to indicate the causes of extruder damage associated with the entry of impurities in the input material.
PL
W referacie omówiono przypadek przedwczesnego uszkodzenia wytłaczarki przemysłowej dwuślimakowej do tworzyw sztucznych wykonanej ze stali nierdzewnej chromowo-molibdenowej gatunku 1.4122 (3H17M). Przeprowadzone badania diagnostyczne, w których skład wchodziło wykonanie: badań nieniszczących, metalograficznych, termowizyjnych i pomiarów twardości, dały podstawę do wskazania przyczyn wystąpienia uszkodzeń wytłaczarki, związanych z przedostawaniem się zanieczyszczeń w materiale wsadowym.
15
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W artykule przedstawiono reguły obliczeniowe w zakresie wyznaczania zastępczego obciążenia zmęczeniowego oraz weryfikacji stanu granicznego nośności z uwagi na zmęczenie w elementach żelbetowych na przykładzie belek podsuwnicowych. Wymagania norm PN-EN zaprezentowano w odniesieniu do kryteriów nośności żelbetowych belek podsuwnicowych.
In this article fatigue life of polymer dental crown will be analyzed. Chewing forces occurring in repetitive cycles can lead to fatigue destruction of material. To predict a number of cycles to failure finite element method can be applied and results may be used to improve the design of acrylic dental crowns. Also, the modal analysis will be performed in order to find natural frequencies of the system and prevent destruction from vibrations.
An experimental study was carried out on the fatigue behaviour of multi-axial warp-knitted fabric composites. Composite samples reinforced with multi-axial warp-knitted fabric/matrix were manufactured by the vacuum-assisted resin transfer moulding method. Tensile-tensile fatigue cycling was carried out at different load levels, and S-N curves, tensile stress-strain curve and stiffness degradation of the multi-axial composite samples were obtained. Finally post-fatigue tensile tests were done at a stress level of 75%, at the stages of 1/3N and 2/3N, and the equivalent residual strength and stiffness degradation were obtained.
PL
Dokonano oceny właściwości mechanicznych i zmęczeniowych kompozytowych dzianin wieloosiowych. Kompozyty wzmocnione dzianiną wieloosiową wytworzono przy zastosowaniu próżniowej metody formowania. Dokonano oceny zmęczenia materiału i właściwości wytrzymałościowych przy różnych poziomach obciążenia. Przedstawiono krzywe S-N, krzywą naprężenie-odkształcenie i degradację sztywności wieloosiowych próbek kompozytowych. Wykonano również testy zmęczenia materiału przy poziomie naprężenia 75%, w etapach 1/3N i 2/3N. Omówiono równoważną wytrzymałość szczątkową i degradację sztywności kompozytowych dzianin wieloosiowych.
The purpose of this study was to determine how global effort affects the rhythm of multi-joint coordination in the global task. We wanted to examine how this specific kind of fatigue impacts sense of rhythm. Methods: In this study, fourteen non-professsional runners performed two effort trials of different intensity, where speed was set individually according to the speed of running when participants reached lactate threshold. Before and after each effort trial they had to perform the rhythm test. Results: Two-way analysis of variance ANOVA did not reveal significant differences among the variables of pre- and post-effort rhythm test. It is suggested that these results are supported by the application of different movement strategies to compensate for fatigue, and possible motor learning effect of simple timing performance. Conclusions: In our opinion the training workout routine should include cyclic technical exercises after fatigue. Not only to develop and improve energetics of movement, but also to learn and perfect different movement patterns and develop novel movement strategies.
The fatigue resistance of vehicle suspension components has a direct impact on safety. Swingarm during the drive is exposed to the forces of the vehicle when braking, cornering or driving into the road inequality. Considering this, a review of the swing arm fatigue tests has been carried out. This review is an introduction to off-road vehicle research.
20
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Diagnostyka procesów przemysłowych to jedno z najistotniejszych produkcyjnych zagadnień. Dzięki diagnozowaniu uszkodzeń, usterek, zmęczenia materiału i odchyleń od normy możliwe jest uniknięcie w porę ogromnych kosztów związanych z uszkodzeniem urządzenia czy maszyny ponad możliwości naprawcze czy zatrzymaniem całej linii produkcyjnej.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.