Wyznaczenie odkształceń w obszarze spiętrzenia naprężeń z zastosowaniem różnych modeli materiałowych uwzględniających umocnienienie

• Autorzy: Sołtysiak R. , Jarzyna T.

Warianty tytułu

EN

Determination of strain in the stress concentration area using different material models with strengthening

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Trwałość zmęczeniowa obiektów technicznych to cały czas aktualne zagadnienie. Jedną z metod oceny trwałości zmęczeniowej jest metoda lokalna, która bazuje między innymi na odkształceniach/naprężeniach występujących w karbach geometrycznych. W niniejszej pracy przedstawiono porównanie przebiegów odkształceń/naprężeń przy kolejnych nawrotach zmiennego obciążenia wyznaczonych za pomocą reguły Neubera oraz wyznaczonych przy zastosowaniu wybranych modeli materiałowych dostępnych w bibliotekach programu ABAQUS. Przedstawiono również przykładowe mapy oraz widma odkształceń/naprężeń pochodzące z obszaru karbu geometrycznego. Zarówno w obliczeniach metodą Neubera jak i obliczeniach numerycznych jako wsadowe własności materiałowe zastosowano własności stali 18G2A (S355JR wg PN-EN 10025-2). Przeprowadzone badania wskazują na konieczność dopasowania modelu materiałowego do badanego materiału. Niewłaściwy dobór modelu materiałowego doprowadzi do znacznych różnic pomiędzy wyliczonymi, a doświadczalnymi wartościami zakresów odkształceń, co może wpłynąć na błędy szacowania trwałości zmęczeniowej w ujęciu odkształceniowym.

EN

Fatigue life of technical objects is still topical issue. The local approach method is one of the methods of fatigue life assessments, which is based among other things on the stain / stress in the notch root. This paper presents, the strain / stress calculations using Neuber rule and using selected material models available in the library of ABAQUS program. Additionally, the examples of maps and spectra of strain / stress coming from the area of the notch geometry were presented. The material properties of steel 18G2A (S355JR according to EN 10025-2) were used to calculation of Neuber method and numerical calculations of the strain/stress. The research indicates that is necessity of matching material model to the tested material. Wrong choice of material model will lead to significant differences between the calculated and experimental values of the strain ranges which may affect the fatigue life estimation errors with using local strain approach.

Słowa kluczowe

PL

karb geometryczny; naprężanie; odkształcenie; model materiałowy; spiętrzenie naprężenia

EN

geometrical notch; tension; deformation; model material; stress accumulation

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Poznański Instytut Technologiczny
• Czasopismo: Logistyka
• Rocznik: 2014
• Tom: nr 6
• Strony: 9850--9859
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., rys., tab., wykr., pełny tekst na CD 3

Twórcy

autor

Sołtysiak R.

• Uniwersytet Technologiczno-Przyrodniczy im. Jana i Jędrzeja Śniadeckich, Wydział Inżynierii Mechanicznej; Zakład Podstaw Konstrukcji Maszyn; 85-789 Bydgoszcz; al. Prof. S. Kaliskiego 7

autor

Jarzyna T.

• Uniwersytet Technologiczno-Przyrodniczy im. Jana i Jędrzeja Śniadeckich, Wydział Inżynierii Mechanicznej; Zakład Podstaw Konstrukcji Maszyn; 85-789 Bydgoszcz; al. Prof. S. Kaliskiego 7

Bibliografia

• 1. Abaqus 6.6-4 Documentation, Dassault Systèmes.
• 2. Biglari F., Lombardi P., Budano S., Davies C.M., Nikbin K. M., Predicting damage and failure under low cycle fatigue in a 9Cr steel, Fatigue & Fracture of Engineering Materials & Structures 35, 2012, 1079–108
• 3. Boroński D., Doświadczalna analiza rozkładów odkształceń w strefach zmęczeniowego pękania. Wydawnictwa Uczelniane ATR. Bydgoszcz 2005. Rozprawa nr 115.
• 4. Boroński D., Sołtysiak R.: Analiza trwałości zmęczeniowej połączeń spawanych z zastosowaniem lokalnych własności materiałowych. Materiały konferencyjne XI Krajowej Konferencji Mechaniki Pękania, Cedzyna, 2007, ss. 16-17.
• 5. Conle A. H., NowackVerification of a neuber-based notch analysis by the companion-specimen method, Experimental Mechanics, Volume 17, Number 2, 1977, 57-63.
• 6. Kocak M. et all: FITNET, European Fitness for service Network 2006, ISBN 987-3-940923-01-1, GKSS Research Centree Geesthacht GmbH.
• 7. Kujawski D., Ellyin F.: A cumulative damage theory of fatigue crack initiation and propagation. International Journal of Fatigue, 1984, 6 (2), 83-88.
• 8. Kujawski D., Trwałość zmęczeniowa metali. Wydawnictwa Politechniki Warszawskiej, Warszawa 1991.
• 9. Morrow J.D., Fatigue properties of metals. Manual Society of Automotive Engineers. ISTC Div. 4.
• 10. Neuber H., Theory of stress concentration for shear-strained prismatical bodies with arbitrary nonlinear stress-strain law. (Transactions of the ASME) Journal of Applaied Mechanics. Vol. 28, 1961.
• 11. Peterson R. E.: Stress concentration factors. A Wiley-Interscience Publcation 1974, United States of America
• 12. PN-84 H-04334 Badania niskocyklowego zmęczenia metali
• 13. Sharpe Jr, W.N., Wang I.C., Ewolution of a modified monotonic Neuber relation, Journal of Engineering Materials and Technology. Vol. 113, 1991.
• 14. Ucak A., Modeling the Constitutive Response of Metals Under Complex Loading. SIMULIA Community Conference 2012.
• 15. Wetzel. R.M., Smooth Specimen Simulation of the Fatigue Behavior of Notches. Journal of Materials 1968. No 3.