Analysis of stress and strain concentrations in notched members made of alloys D16 and 1460

• Autorzy: Śnieżek L. , Małachowski J.

Warianty tytułu

PL

Analiza spiętrzenia naprężenia i odkształcenia w elementach z karbem wykonanych ze stopów D16 i 1460

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The aim of the study was to present findings on the effect of the presence of a notch upon stress and strain concentrations in model members for aeronautical structures, made of selected aluminum alloys, i.e. D16 and 1460. Flat specimens with centrally positioned holes and side cuts, loaded with some bending moment of stress ratio R = 1, were tested. Specialized FEM software (MSC.Patran and MSC.Nastran) was applied to examine stress and strain distributions. The findings are presented in the form of σ[max] and ε[max] values as well as functions of the following factors: α σ, α ε, and αk, computed on the grounds of these values for both different distances from the bottom of the notch and assumed levels of load put on the specimens. Theoretical analysis was supplemented with experimental investigations into the microstructure of fatigue-fracture surfaces in the area of crack initiation and in that of fatigue of a propagating crack.

PL

Przedstawiono wyniki badań wpływu działania karbu na spiętrzenie naprężenia i odkształcenia w elementach modelowych wykonanych z wybranych lotniczych stopów aluminium D16 i 1460. Badaniom poddano próbki płaskie z otworem centralnym z nacięciami bocznymi, obciążone momentem zginającym o współczynniku asymetrii cyklu R = -1. Do badań rozkładu naprężenia i odkształcenia zastosowano specjalizowane oprogramowanie MES (MSC. Patran i MSC. Nastran). Wyniki obliczeń przedstawiono w postaci zestawienia wartości σ[max], ε[max] oraz wyliczonych na ich podstawie przebiegów współczynników α σ, α ε i αk, w różnej odległości od dna karbu i dla przyjętych poziomów obciążenia próbek. Analizę teoretyczną uzupełniono doświadczalnymi badaniami mikrobudowy powierzchni przełomów zmęczeniowych w strefie inicjacji oraz w strefie zmęczeniowej propagującego pęknięcia.

Słowa kluczowe

EN

notch effect; stress concentration; aluminum alloys

PL

działanie karbu; spiętrzenie naprężenia; stop aluminium

• Wydawca: Wydawnictwo Uniwersytetu Warmińsko-Mazurskiego w Olsztynie
• Czasopismo: Technical Sciences / University of Warmia and Mazury in Olsztyn
• Rocznik: 2006
• Tom: nr 9
• Strony: 93--109
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Śnieżek L.

autor

Małachowski J.

• Instytut Budowy Maszyn, Instytut Mechaniki Technicznej i Materiałoznawstwa, Wydział Mechaniczny, Wojskowa Akademia Techniczna

Bibliografia

• ANDREWS E.W., Gibson L.J. 2001. The influence of cracks, notches and holes on the tensile strength of cellular solids. Acta Materialia, 49: 2975-2979.
• DACKO M., BORKOWSKI W., DOBROCIŃSKI S., NIEZGODA T., WIECZOREK M. 1994. Metoda elementów skończonych w mechanice konstrukcji. Arkady, Warszawa.
• HERTZBERG R.W. 1983. Deformation and Fracture Mechanics of Engineering Materials. Second edition. John Wiley & Sons. New York/Chichester/Brisbane/Toronto/Singapore.
• KOCAŃDA S., KOCAŃDA A. 1989. Niskocyklowa wytrzymałość zmęczeniowa metali. PWN, Warszawa.
• Notch Effects in Fatigue and Fracture. 2000. NATO Science Series II: Mathematics, Physics and Chemistry, Vol. 11. Kluwer Academic Publishers. Dordrecht/Boston/London.
• PETERSON R. 1974. Stess concentration factors. Wiley, New York.
• PILKEY W. 1997. Peterson’s stress concentration factors. Second edition. John Wiley & Sons. New York.
• SPENCER K., CORBIN S.F., LLOYD D.J. 2002. Notch fracture behaviour of 5754 automotive aluminium alloys. Materials Science & Engineering, A 332: 81-90.
• STRANDBERG M. 2002. Fracture at V-notches with contained plasticity. Engineering Fracture Mechanics, 69: 403-415.
• TLILAN H.M., YOUSUKE S., TAMOTSU M. 2005. Effect of notch depth on strain-concentration factor of notched cylindrical bars under static tension. European Journal of Mechanics A/Solids, 24: 406-416.
• TOKAJI K. 2005. Notch fatigue behaviour in a Sb-modified permanent-mold cast A356-T6 aluminium alloy. Materials Science & Engineering, A 396: 333-340.
• TROYANI N., HERNANDEZ S.I., VILLARROEL G., POLONAIS Y., GOMES C. 2004. Theoretical stress concentration factors for short flat bars with opposite U-shaped notches subjected to in-plane bending. International Journal of Fatigue, 26: 1303-1310.
• ZIENKIEWICZ O.C. 1972. Metoda elementów skończonych. Arkady, Warszawa.