Application of the strip yield model to crack growth predictions for structural steel

• Autorzy: Skorupa M. , Machniewicz T.

Warianty tytułu

PL

Zastosowanie modelu pasmowego płynięcia do prognozowania wzrostu pęknięć zmęczeniowych z stali konstrukcyjnej

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

A strip yield model implementation by the present authors is applied to predict fatigue crack growth observed in structural steel specimens under various constant and variable amplitude loading conditions. Attention is paid to the model calibration using the constraint factors in view of the dependence of both the crack closure mechanism and the material stress-strain response on the load history. Prediction capabilities of the model are considered in the context of the incompatibility between the crack growth resistance for constant and variable amplitude loading.

PL

Opracowany przez Autorów model pasmowego płynięcia został zastosowany do prognozowania rozwoju pęknięć zmęczeniowych obserwowanych w badaniach zmęczeniowych próbek ze stali konstrukcyjnych w warunkach obciążeń stało- i zmiennoamplitudowych. Skoncentrowano się głównie na kalibracji modelu przy użyciu odpowiednio dobranych współczynników skrępowania uwzględniających zarówno mechanizm zamykania się pęknięcia jak i naprężeniowo-odkształceniową charakterystykę materiału właściwą dla danej historii obciążenia. Wyniki prognoz przy użyciu tak skalibrowanego modelu zostały poddane gruntownej ocenie z uwzględnieniem różnic w rozwoju pęknięć obserwowanych w przypadku obciążeń stało- i zmiennoamplitudowych.

Słowa kluczowe

EN

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

PL

wzrost pęknięć zmęczeniowych; model prognostyczny; obciążenia zmiennoamplitudowe; stal konstrukcyjna

• Wydawca: Komitet Budowy Maszyn PAN
• Czasopismo: Archive of Mechanical Engineering
• Rocznik: 2010
• Tom: Vol. LVII, nr 1
• Strony: 5--20
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Skorupa M.

autor

Machniewicz T.

• Faculty of Mechanical Engineering and Robotics, AGH University of Science and Technology, Al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Poland,

Bibliografia

• [1] Koning de A. U., ten Hoeve H.J., Henriksen T.K.: The description of crack growth on the basis of the Strip Yield model for the computation of crack opening loads, the crack lip stretch and strain rates. NLR TP 97511 L., National Aerospace Laboratory NLR, The Netherlands, 2004.
• [2] Skorupa M., Skorupa A., Machniewicz T., Korbel A.: Calibration of the Strip Yield model for the predictions of crack growth in structural steel. Final report on the KBN project 4 T07C 018 26, AGH University of Science & Technology, Kraków 2007, (in Polish).
• [3] Skorupa M., Machniewicz T., Schijve J., Skorupa A.: Application of the strip-yield model from the NASGRO software to predict fatigue crack growth in aluminium alloys under constant and variable amplitude loading. Engng Fract. Mech., 2007, Vol. 74. pp. 291-313.
• [4] Skorupa M., Machniewicz T., Skorupa A., Berertta S., Carboni M.: Application of the strip-yield crack closure model to crack growth predictions for structural steel 11th International Conference on Fracture, Turin, Italy 2005, Topic 02 (CD).
• [5] Skorupa M., Skorupa A.: Experimental results and predictions on fatigue crack growth in structural steel under variable amplitude loading. Int. Journal of Fatigue, 2005, Vol. 27, pp. 1016-1028.
• [6] Pommier S., Bompard P.: Bauschinger effect of alloys and plasticity-induced crack closure: a finite element analysis. Fatigue Fract Engng Mater Struct., 2000, Vol. 23, pp. 129-139.
• [7] Skorupa M., Machniewicz T., Skorupa A.: Applicability of the ASTM compliance offset method to determine crack closure levels for structural steel. Int. Journal of Fatigue, 2007, Vol. 29, pp. 1434-1451.
• [8] Daniewicz S.R.: A closed-form small-scale yielding collinear strip yield model for strain hardening materials. Engng Fract Mech. 1994, Vol. 49, pp. 95-103.
• [9] Skorupa M., Machniewicz T., Skorupa A., Carboni M., Beretta S.: Experimental and theoretical investigation of fatigue crack closure in structural steel. FATIGUE 2002: Proceedings of the 8th International Fatigue Congress, Blom, A. ed. Stockholm, Sweden, EMAS, Vol. 4/5, pp. 2309-2316.
• [10] Machniewicz T.: Experimental analysis of fatigue crack closure in structural steel. PhD Thesis. AGH University of Science and Technology, Kraków 2003, Poland (in Polish).
• [11] Pommier S.: A study of the relationship between variable level fatigue crack growth and the cyclic constitutive behaviour of steel. Int. Journal of Fatigue, 2001, Vol. 23, pp. S111-S118.
• [12] Schijve J.: Private communication (2007).
• [13] Lang M.: A model for fatigue crack growth. Fatigue Fract. Engng Mater. Struct., 2000, Vol. 23; part I: phenomenology, pp. 587-601; part II: modelling, pp. 603-617.
• [14] Bos M.J.: Development of an improved model for predicting fatigue crack growth in aluminium alloy helicopter airframe components. NLR-TP-2007-406, National Aerospace Laboratory NLR (2007), The Netherlands.