Calibration of the strip yield model for fatigue crack growth predictions in structural steel

• Autorzy: Machniewicz T.

Warianty tytułu

PL

Kalibracja modelu pasmowego płynięcia do prognozowania rozwoju pęknięć zmęczeniowych w stali konstrukcyjnej

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper is focused on the calibration of the strip yield (Dugdale) model for crack growth predictions for structural steel. This is achieved by imposing appropriate constraints on yielding the strip elements. To avoid a fortuitous, i.e. physically unjustified choice of the constraint factors, a novel concept for their selection is proposed, namely matching the experimentally observed and predicted by the model cyclic stress-strain behaviour at the crack tip. The approach is shown to yield satisfactory prediction results on crack growth under constant amplitude loading and after application of an overload cycle.

PL

W artykule skupiono się na kalibracji modelu pasmowego płynięcia do prognozowania rozwoju pęknięć zmęczeniowych w stali konstrukcyjnej, stosując odpowiednie współczynniki skrępowania. W oparciu o wcześniejsze analizy stwierdzono, że w przypadku tego materiału adekwatne przewidywanie trendów eksperymentalnych we wzroście pęknięć zmęczeniowych wymaga zastosowania trzech niezależnych współczynników skrępowania modyfikujących granice plastyczności odpowiednio dla rozciąganych i ściskanych elementów pasma plastycznego przed frontem pęknięcia, oraz ściskanych elementów za jego frontem. W takim przypadku jednak, wymagany poziom otwarcia pęknięcia możliwy jest do osiągnięcia przy wielu kombinacjach tych współczynników. Zaproponowano więc, by dodatkowym kryterium ich doboru była zgodność między wyznaczoną eksperymentalnie a symulowaną przy użyciu modelu lokalną cykliczną odpowiedzią materiału. Pokazano, że tak skalibrowany model dobrze opisuje w sensie ilościowym trendy eksperymentalne we wzroście pęknięć zmęczeniowych w stali konstrukcyjnej przy obciążeniu stałoamplitudowym oraz po pojedynczym przeciążeniu.

Słowa kluczowe

EN

fatigue crack growth; prediction models; variable amplitude loading; structural steel

PL

model pasmowego płynięcia; przewidywanie wzrostu pęknięć zmęczeniowych; badania zmęczeniowe; stal konstrukcyjna

• Wydawca: AGH University of Science and Technology Press
• Czasopismo: Mechanics / AGH University of Science and Technology
• Rocznik: 2009
• Tom: Vol. 28, no. 2
• Strony: 46--49
• Opis fizyczny: Bibliogr. 8 poz., tab., wykr.

Twórcy

autor

Machniewicz T.

• Faculty of Mechanical Engineering and Robotics, AGH University of Science and Technology, Kraków, Poland,

Bibliografia

• Beretta S., Carboni M. 2005, A strip yield algorithm for the analysis of closure evaluation near the crack tip. Engineering Fracture Mechanics, vol. 72, pp. 1222-1237.
• Machniewicz T. 2003, Experimental analysis of fatigue crack closure for structural steel. Ph.D. Thesis, AGH University of Science and Technology, Krakow (in Polish).
• Pommier S., Bompard P. 1999, Bauschinger effect of alloys and plasticity-induced crack closure: a finite element analysis. Fatigue & Fracture of Engineering Materials & Structures, vol. 23, pp. 129139.
• Skorupa M., Skorupa A. 2005, Experimental results and predictions on fatigue crack growth in structural steel. International Journal of Fatigue, vol. 27, pp. 1016-1028.
• Skorupa M., Machniewicz T., Skorupa A. 2007b, Applicability of the ASTM compliance offset method to determine crack closure levels for structural steel. International Journal of Fatigue, vol. 29, pp. 1434-1451.
• Skorupa M., Machniewicz T., Skorupa A., Berertta S., Carboni M. 2005, Application of the strip-yield crack closure model to crack growth predictions for structural steel. Proc. of 11th International Conference on Fracture, Turin (Italy), March 2005, Topic 02, No. 3525.
• Skorupa M., Machniewicz T., Skorupa A., Carboni M., Beretta S. 2002, Experimental and theoretical investigation of fatigue crack closure in structural steel. Proc. 8th Int. Fatigue Cong. Fatigue 2002, vol. 4/5, pp. 2309-2316.
• Skorupa M., Machniewicz T., Schijve J., Skorupa A. 2007a, Application of the strip-yield model from the NASGRO software to predict fatigue crack growth under constant and variable amplitude loading. Engineering Fracture Mechanics, vol. 74, pp. 291-313.