Kryteria zmęczenia wysokocyklowego w zastosowaniu do zagadnień kontaktu tocznego

• Autorzy: Romanowicz P.

Warianty tytułu

EN

Aplication of multiaxial high-cycle fatigue criteria to rolling contact problems

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono porównanie i aplikację hipotez wieloosiowego zmęczenia wysokocyklowego Dang Vana i Crosslanda do zjawiska tocznego. Przedstawiono również modyfikację hipotezy Dang Vana w zastosowaniu do zmęczenia tocznego. Zjawisko to charakteryzuje się nieproporcjonalnym obciążeniem strefy kontaktu, polegającym na przesunięciu w fazie efektów normalnych i stycznych. Kolejną charakterystyczną cechą kontaktu tocznego jest fakt, że w strefie styku występują znaczne naprężenia ściskające. Wymaga to stosowania odpowiednio dobranych hipotez uwzględniających powyższy charakter obciążenia. W artykule przedstawiono tok postępowania mający na celu wyznaczenie miary wytężenia zmęczeniowego dla hipotez Dang Vana i Crosslanda na przykładzie dwuwymiarowego zagadnienia tarcia tocznego. Do obliczeń wykorzystano metodę elementów skończonych (ANSYS[zastrzeżony znak towarowy]), co umożliwiło wyznaczenie zmian wartości naprężeń oraz kierunków głównych w czasie.

EN

In this paper, comparison and application of Dang Van's and Crossland's multiaxial high-cycle fatigue criteria to rolling contact phenomena are presented. A modification of Dang Van's criterion proposed by the author is presented in application to rolling contact fatigue. This phenomenon is characterized by a non-proportional loading of contact area, in which the normal and tangential effects are shifted in phase. Another characteristic feature of rolling contact is a fact that in the contact area large compressive stresses appear. It requires a fatigue analysis with carefully selected hypotheses, which take into account the character of this loading. Also the methods of calculation of fatigue effort measure for Dang Van's and Crossland's criteria are presented in the 2D example of rolling contact with friction. The finite element method (ANSYS[registered sign]) was used for the calculations. It allows to determine changes of stresses and principal directions in time.

Słowa kluczowe

PL

kryteria wieloosiowego zmęczenia wysokocyklowego; zmęczenie toczne

EN

multiaxial high-cycle fatigue criteria; rolling contact fatigue

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Krakowskiej im. Tadeusza Kościuszki
• Czasopismo: Czasopismo Techniczne. Mechanika
• Rocznik: 2011
• Tom: R. 108, z. 3-M
• Strony: 75--91
• Opis fizyczny: Bibliogr. 19 poz.,Wz., tab., wykr., rys.

Twórcy

autor

Romanowicz P.

• Instytut Konstrukcji Maszyn, Wydział Mechaniczny, Politechnika Krakowska

Bibliografia

• [1] Skoć A., Spałek J., Podstawy konstrukcji maszyn, t. 1, WNT, Warszawa 2006.
• [2] Kocańda S., Szala J., Podstawy obliczeń zmęczeniowych, PWN, Warszawa 1997.
• [3] Dietrich M., ed., Podstawy konstrukcji maszyn, t. 1, WNT, Warszawa 2008.
• [4] Romanowicz P., Zieliński A.P., Wieloosiowe zmęczenie elementów pracujących w warunkach kontaktu tocznego, Acta Mechanica et Automatica, vol. 3, No. 2, 2009, 86-89.
• [5] Kluger K., Łagoda T., Wpływ wartości średniej obciążenia na trwałość zmęczeniową w opisie energetycznym. Wieloosiowe zmęczenie losowe elementów maszyn i konstrukcji – część XI, Politechnika Opolska, Opole 2007.
• [6] Romanowicz P., Analiza zmęczeniowa wybranych elementów maszyn pracujących w warunkach kontaktu tocznego, rozprawa doktorska (promotor A.P. Zieliński), Politechnika Krakowska, Kraków 2010.
• [7] Łagoda T., Lifetime estimation of welded joints, Springer, 2008.
• [8] Weber B., Fatigue multiaxiale des structures industrielles sous chargement quelconque [En ligne] Thèse: Institut National des Sciences Appliquées de Lyon, 1999.
• [9] Crossland B., Effect of large hydrostatic pressures on the torsional fatigue strength of an alloy steel, London 1956, 138-49.
• [10] Mrzygłód M., Parametryczna optymalizacja konstrukcji pracujących przy obciążeniach wysoko-cyklowych, rozprawa doktorska (promotor A.P. Zieliński), Politechnika Krakowska, Kraków 2005.
• [11] Dang Van K., Maitournam M.H., On some recent trends in modelling of contact fatigue and wear in rail, Wear, vol. 253, 2002, 219-227.
• [12] Cailletaud G., Flavenot J.F., Lieurade H.P., Dang Van K., Criterion for high cycle fatigue failure under multiaxial loading, Biaxial and Multiaxial Fatigue EGF 3, Mechanical Engineering Publications, London 1989, 459-478.
• [13] Mrzygłód M., Zieliński A.P., Parametric structural optimization with respect to the multiaxial high-cycle fatigue criterion, Structural and Multidisciplinary Optimization, No. 33, 2007, 161-171.
• [14] Bernasconi A., Papadopoulos I.V., Efficiency of algorithms for shear stress amplitude calculation in critical plane class fatigue criteria, Computational Materials Science, vol. 34, 2005, 355-368.
• [15] Ekberg A., Rolling contact fatigue of railway wheels – a parametric study, Wear, No. 211, 1997, 280-288.
• [16] Bernasconi A., Filippini M., Foletti S., Vaudo D., Multiaxial fatigue of a railway steel under non-proportional loading, International Journal of Fatigue, No. 28, 2006, 663-672.
• [17] Bernasconi A., Beretta S., Desimone H., On the application of Dang Van criterion to rolling contact fatigue, Wear, No. 260, 2006, 567-572.
• [18] Niezgodziński M.E., Niezgodziński T., Wzory, wykresy i tablice wytrzymałościowe, WNT, Warszawa 2004.
• [19] Romanowicz P., Zieliński A.P., Analiza elementów maszyn poddanych obciążeniom cyklicznym w warunkach kontaktu, Czasopismo Techniczne, z. 1-M/2007, Wyd. Politechniki Krakowskiej, 65-77.