Numeryczna analiza wpływu naprężeń własnych na trwałość zmęczeniową

• Autorzy: Siedlaczek P. , Sawicki J. , Kubiak T.

Warianty tytułu

EN

Numerical analysis of residual stress influence on fatigue life

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Przemysł wielkoseryjny dużą wagę przykłada do uzyskania możliwe najwyższych własności zmęczeniowych projektowanych konstrukcji, jednocześnie przy najmniejszych kosztach wytwarzania. Niestety, z uwagi na złożoność zjawisk zachodzących podczas obróbki cieplnej i zmęczenia, problem prognozowania trwałości wciąż nie jest wystarczająco zgłębiony. Z tego powodu proces projektowania jest silnie wspomagany symulacją komputerową. Istnieją jednak czynniki, których wpływ na trwałość jest trudny do modelowania. Takim czynnikiem jest wprowadzenie naprężeń własnych na części przekroju, np. wskutek obróbki cieplnej. W artykule przedstawiona została metoda pozwalająca na symulację powstawania naprężeń własnych podczas hartowania oraz uwzględnienie ich wpływu na giętną wytrzymałość zmęczeniową.

EN

In the production process the great weight is attached to obtain the longest fatigue life with the smallest costs of production. The complex of phenomenon proceed during heat treatment and fatigue process are the cause of difficulties with the fatigue life forecasting. Recently, the design process is assisted with the numerical simulation, which helps to model or calculate the internal stress (quenching stress) distribution. The present paper deals with numerical simulation of internal stress generation during quenching and they influence of fatigue life. At the first stage the method of quenching stress distribution was presented and compared with literature. In the next stage the fatigue life for non-quenched and quenched specimen subjected to periodic load were calculated and compared.

Słowa kluczowe

PL

naprężenia własne; modelowanie numeryczne; wytrzymałość zmęczeniowa

EN

residual stresses; numerical modelling; fatigue life

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2010
• Tom: Vol. 31, nr 4
• Strony: 1230--1233
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Siedlaczek P.

autor

Sawicki J.

autor

Kubiak T.

• Instytut Inżynierii Materiałowej, Politechnika Łódzka,

Bibliografia

• [1] Gawroński Z.: Technologiczna warstwa wierzchnia w kołach zębatych i mechanizmach krzywkowych. Wyd. Politechniki Łódzkiej, Łódź (2006).
• [2] Gawroński Z., Kubiak T.: Numerical modeling of internal stress in the surfach layer of steel subjected to surfach induction hardening. Mechanics and Mechanical Engineering International Journal 5 (2) (2001).
• [3] PN-74 H-04325 – Pojęcia podstawowe i ogólne wytyczne przygotowania próbek oraz przeprowadzenia prób.
• [4] ASME E 466-96 (2002) Standard Practice for Condicting Force Controled Constant Amplitude Arial Fatigue Test of Metalic Materials.
• [5] Kocańda S., Szala J.: Podstawy obliczeń zmęczeniowych. PWN (1991).
• [6] Fletcher A.: Thermal stress and strain generation in heat treatement. Elsavier, London (1989).
• [7] Tsunorori M., Terasami S., Shito M., Kasa S., Ishige K., Kawai M., Katsamata K.: Numerical simulation of gas quenching process and deformation. 5th qurenching and control of distortion conference, Berlin (2007) 31-37.
• [8] Hellenthal L., Groth C.: Simulation of residual stresses in an induction hardened roll. 23rd CADFEM Users’ Meeting (2005).
• [9] Niezgodziński M., Niezgodziński T.: Obliczenia zmęczeniowe elementów maszyn. PWN (1973).
• [10] SINTAP – Structural Integrity Technology – Fitness For Service.
• [11] Dokumentacja oprogramowania HBM/nCode DesignLife6.
• [12] PN-ISO 3754. Stal. Określanie umownej grubości warstwy zahartowanej płomieniowo lub indukcyjnie.
• [13] Şimşir C., Hakan Gür C.: A simulation of the quenching process for predicting temperature, microstructure and residual stresses. Strojniški vestnik – Journal of Mechanical Engineering 56 (2) (2010) 93-103.
• [14] Zhuang W. Z., Halford G. R.: Investigation of residual stress relaxation under cyclic load. International Journal of Fatigue 23 (2001) 31-37.
• [15] Szala J.: Zmęczeniowe pękanie materiałów i konstrukcji – rozwój nauki i zastosowań praktycznych. Zagadnienia Eksploatacji Maszyn, PAN, z.2 (126) 36 (2001) 117-132.
• [16] Murakami Y., Takada M., Toriyama T.: Super-long life tension-compression fatigue properties of quenched and tempered 0.46% carbon steel. International Journal of Fatigue 20 (9) (1998).
• [17] Goto M., Nisitani H.: Fatigue life prediction of heat-treated carbon steels and low alloy steels based on a small crack growth law. Fatigue & Fracture of Engineering Materials & Structures Volume 17 (2) (2007).
• [18] Burakowski T., Wierzchoń T.: Inżynieria powierzchni metali. WNT, Warszawa (1995).
• [19] Bannantine J. A.: Fundamentals of metal fatigue analysis. Publisher: Prentice Hall (1997).
• [20] FITNET FFS Procedure revision MK8 (2006).