Fatigue strength analysis of welded aluminium stairs

• Autorzy: Jastrzębski M. , Misztela A. , Gołoś K.

Identyfikatory

DOI

10.5604/01.3001.0012.2465

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The article presents numerical analyses and results of experimental fatigue tests of the welded stairs made from prefabricated EN-AW 6063-T66 aluminium alloy thin-walled profiles. Fatigue life analysis of welded thin-walled structures is a complicated and demanding task. Fatigue analysis of stairs was carried out according to the concept of a weak link, which was verified experimentally. The FEM method was applied in strength analysis. The conducted research allowed identifying the weak link of the structure at the welded joint. The samples stairs were subjected to fatigue tests. The fatigue tests have been conducted using specially designed set up. The experiments confirmed the numerical analysis. The cracks occurred at welded joints before expected fatigue life to fracture. Then the stairs structure was modified by changing the weld joints arrangement. The fatigue tests were carried out again and showed further weaknesses of their structure cracking of the step profile. To precisely capture this problem, detail finite element calculations for the analysed stairs have been conducted. Applying the nominal stress method, this problem was solved changing the treads profile of the stairs step. The last improvement in the construction was sufficient to satisfy fatigue strength requirement of the analysed structure. The weak link approach and nominal stress method proved to be an effective tool in fatigue analysis of the examined structure.

Słowa kluczowe

EN

fatigue test; welded joints; aluminium thin-walled constructions

PL

test zmęczeniowy; połączenia spawane; aluminiowa konstrukcja cienkościenna

• Wydawca: Łukasiewicz Research Network - Institute of Aviation ; European Science Society of Powertrain and Transport KONES Poland ; Wydawnictwo Instytutu Technicznego Wojsk Lotniczych
• Czasopismo: Journal of KONES
• Rocznik: 2018
• Tom: Vol. 25, No. 1
• Strony: 177--184
• Opis fizyczny: Bibliogr. 19 poz., rys.

Twórcy

autor

Jastrzębski M.

• Institute of Mechanized Construction and Rock Mining Racjonalizacji Street 6/8, 02-673 Warsaw, Poland tel.: [phone] fax: [phone]

autor

Misztela A.

• Institute of Mechanized Construction and Rock Mining Racjonalizacji Street 6/8, 02-673 Warsaw, Poland tel.: [phone] fax: [phone]

autor

Gołoś K.

• Warsaw University of Technology Narbutta Street 84, 02-524 Warsaw, Poland tel.: [phone], fax: [phone]
• Institute of Mechanized Construction and Rock Mining Racjonalizacji Street 6/8, 02-673 Warsaw, Poland

Bibliografia

• [1] Goatskin, L., Elementary doświadczalnej mechaniki pękania, Politechnika Świętokrzyska, Kielce 1992.
• [2] Neimitz, A., Podstawy mechaniki pękania, PWN, Warszawa 1996.
• [3] Kocańda, S., Szala, J., Podstawy obliczeń zmęczeniowych, WNT, Warszawa 1985.
• [4] Radaj, D., Welding residual stresses and distortion – Calculation and measurement, DVS- -Verlag, Düsseldorf 2003.
• [5] Goyal, R., Glinka, G., Fracture Mechanics Based Estimation of Fatigue Lives of Welded Joints, IIW Document XIII-2413-12, 2012.
• [6] Chapetti, M., Estimating the fatigue behaviour of welded joints, Proc. Engineering, Vol. 10, pp. 959-964, 2011.
• [7] Sobczykiewicz, W., Jakubczak, H., Rzeszot, J., Wymiarowanie konstrukcji nośnych osprzętów roboczych MRC w zakresie trwałości zmęczeniowej z uwzględnieniem procesu technolo-gicznego wytwarzania i warunków eksploatacji, WPW, 1990.
• [8] Sobczykiewicz, W., Kowalczyk, M., Realizacja zmęczeniowego zasobu eksploatacyjnego konstrukcji nośnych MRC. Ujęcie tradycyjne, Górnictwo odkrywkowe, R. 50, Nr 4-5, s.115-122, 2009.
• [9] Niemi, E., Stress determination for Fatigue Analysis of Welded Components, IIW Doc. IIS/IIW-1221-93, The International Institute of Welding, 1995.
• [10] Biegus, A., Obliczanie spoin według Eurokodu 3, Builder, Nr 11, 2009.
• [11] Blacha, Ł., Zastosowanie koncepcji najsłabszego ogniwa w obliczaniu trwałości zmęczeniowej stalowych złączy spawanych, Praca doktorska, Polit. Opolska, Opole 2013.
• [12] Dębski, E., Bruzda, J., Zeman, M., Lassociński, J, Łomozik, M., Kubica, M., Badania niszczące złączy spawanych według norm europejskich, Instytut Spawalnictwa, Gliwice 1994.
• [13] Łagoda, T., Trwałość zmęczeniowa wybranych złączy spawanych, Oficyna Wydawnicza Politechniki Opolskiej, Opole 2005.
• [14] Cook, R. D., Finite Element Modeling for Stress Analysis, John Wiley & Sons, New York.
• [15] Rusiński, E., Czmochowski, J., Smolnicki, T., Zaawansowana metoda elementów skończonych w konstrukcjach nośnych, Mechanika, PWr, p. 444, 2000.
• [16] Rusiński, E, Kowalczyk, M., Zasady przedłużania ram samochodów ciężarowych, Samochody Specjalne, t. 7, 6, 2003.
• [17] PN-EN 12810-1:2010, Elevation scaffolding made of prefabricated elements. Part 1: Product technical specifications, 2010. 183
• [18] PN-EN 12810-2:2010, Elevation scaffolding made of prefabricated elements, Part 2: Specific methods of structural design, 2010.
• [19] Gołoś, K., Jastrzębski, M., Analiza pękania spawanego cienkościennego węzła konstrukcyjnego stopnicy wykonanej ze stopu aluminium EN AW – 6063, Materiały XV Konferencja Mechaniki Pękania, Kielce 2015. 184

Uwagi

PL

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).