The fatigue characteristics of materials with the controlled strain energy density parameter.

• Autorzy: Będkowski W. , Macha E. , Słowik J.

Warianty tytułu

PL

Charakterystyki zmęczeniowe materiałów przy kontrolowanym parametrze gęstości energii odkształceń.

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The subject of this papaer is a new procedure applied for more precise determination of material fatigue characteristics. The proposed approach is based on the special definition of the strain energy density parameter used for material fatigue property description and, in the consequence, on the new algorithm of the fatigue machine control in the feedback loop. On the basis of fatigue tests under uniaxial tension-compresion with the strain energy density parameter control it was proved that the fatigue characteristics in energy approach (Wa-Nf) determined directly from the tests and indirectly from the Manson-Coffin relation (Ea-Nf) with the strain control for material showing cyclic stability are similar. However, for material cyclic hardening these characteristics differ significantly in high cycle fatigue regime.

PL

Przedmiotem pracy jest nowa procedura dokładnego wyznaczania charakterystyki zmęczeniowej materiałów konstrukcyjnych. Proponowana procedura oparta jest na specjalnej definicji parametru gęstości energii odkształceń stosowanego do opisu własności zmęczeniowych materiałów i w konsekwencji na nowym algorytmie sterowania w pętli sprzężenia zwrotnego maszyny zmęczeniowej. Na podstawie przeprowadzonych badań w warunkach jednoosiowego rozciągania-ściskania przy kontrolowanym parametrze energetycznym wykazano, że charakterystyki energetyczne (Wa-Nf), wyznaczone bezpośrednio z badań oraz pośrednio na podstawie parametrów krzywej Mansona-Coffina (Ea-Nf) przy kontrolowanym odkształceniu, dla materiału wykazującego cykliczną stabilność, są zbliżone do siebie, natomiast dla materiały cyklicznie umacniającego się, charakterystyki te w zakresie dużej liczby cykli, wyraźnie różnią się od siebie.

Słowa kluczowe

EN

energy fatigue characteristic; fatigue test; energy parameter; cyclic loading; 10HNAP steel; PA6 aluminium

PL

charakterystyka energii odkształceń; próba zmęczeniowa; parametr energetyczny; obciążenie cykliczne; stal 10HNAP; aluminium PA6

• Wydawca: Komitet Budowy Maszyn PAN
• Czasopismo: Archive of Mechanical Engineering
• Rocznik: 2004
• Tom: Vol. LI, nr 3
• Strony: 437--451
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., rys.

Twórcy

autor

Będkowski W.

• Department of Mechanics and Machine Design, Technical University of Opole, ul. Mikołajczyka 5, 45-271 Opole, Poland

autor

Macha E.

• Department of Mechanics and Machine Design, Technical University of Opole, ul. Mikołajczyka 5, 45-271 Opole, Poland

autor

Słowik J.

• Department of Mechanics and Machine Design, Technical University of Opole, ul. Mikołajczyka 5, 45-271 Opole, Poland

Bibliografia

• [1] Smith K.N., Watson P., and Topper Т.Н.: A stress-strain function for the fatigue of metals. Journal of Materials, Vol. 5, No 4, 1970, pp. 767-776.
• [2] Ellyn F.: A criterion for fatigue under multiaxial states of stress. Mechanics Research Communication, 1, 4, 1974, pp. 219-224.
• [3] Ellyn F.: Cyclic strain energy as a criterion for multiaxial fatigue failure, in: Biaxial and Multiaxial Fatigue. EGF (ESIS) Publication 3, K.J. Miller and M.W. Brown (Eds.) МЕР, London 1989, pp. 571-583.
• [4] Gołoś K.: An energy based multiaxial fatigue criterion. Engineering Transactions 36.1, Polish Academy of Sciences, 1988, pp. 55-63.
• [5] Ellyn F., Gołoś K.: Multiaxial fatigue damage criterion. Trans. ASME JEMT, 110, 1988, pp. 63-68.
• [6] Garud Y.S.: A new approach to the evaluation of fatigue under multiaxial loadings. Trans ASME JEMET 103, 1981, pp. 113-125.
• [7] Ellyn F., Kujawski D.: A multiaxial fatigue criterion including mean-stress effect. Advances in Multiaxial Fatigue. ASTM STP 1191, D.L. McDowell and R. Ellis (Eds), American Society for Testing and Materials, Philadelphia, 1993, pp. 125-139.
• [8] Goss C.: Experimental and theoretical analysis of steel properties in low cycle regime. Supplement to Bulletin No 11 (363), Military University of Technology, Warsaw, Poland, 1982, pp. 108-127 (in Polish).
• [9] Mróz Z., Seweryn A.: Multiaxial damage and fatigue conditions. Modeling of Damage and Fracture Processes in Engineering Materials. Trends in Mechanics of Materials, Vol. 2, M. Basista and W.K. Nowacki (Eds.), Institute of Fundamental Technological Research Polish Academy of Sciences, Warsaw, Poland 1999, pp. 117-180.
• [10] Macha E., Sonsino C.M.: Energy criteria of multiaxial fatigue failure. Fatigue Fract. Engng. Mater. Struct., Vol.22, 1999, pp. 1053-1970.
• [11] Macha E.: A review of energy-based multiaxial fatigue failure criteria. The Achive of Mechanical Engineering, Vol. XLVIII, No 1, 2002, pp. 71-101.
• [12] Będkowski W., Macha E., Słowik J.: A fatigue test of material with the strain energy density amplitude control. The Cumulative Fatigue Damage Conference (CFD 2003), University of Seville (Spain), Seville 2003, CD, 7 ps.
• [13] Będkowski W., Macha E., Słowik J.: Fatigue test of 10HNAP steel under strain energy density control. Scientific Papers of Kielce University of Technology, Mechanics 78, Kielce (Poland) 2003, pp. 11-18 (in Polish).
• [14] Łagoda Т., Macha E.: Multiaxial Random Fatigue of Machine Elements and Structures. Part III, Generalization of the Energy Criteria of Multiaxial Cyclic Fatigue to Random Loading. Studies and Monographs 104, Technical University of Opole, Opole (Poland) 1998, 196 ps (in Polish).
• [15] Łagoda Т., Macha E., Będkowski W.: A critical plane approach based on energy concepts: application to biaxial tension-compression high-cycle failure regime. Int. J. Fatigue, Vol. 21, No. 5, 1999, pp. 431-443.