Analiza zależności pomiędzy wytrzymałością zmęczeniową na zginanie i skręcanie wybranych materiałów konstrukcyjnych

• Autorzy: Kurek M. , Łagoda T.

Warianty tytułu

EN

Analysis of dependences between fatigue strength of some materials under bending and torsion

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy dokonano przeglądu kryteriów wieloosiowego zmęczenia, które uwzględniają wartość stosunku naprężeń normalnych i stycznych. Przedstawiono również charakterystyki zmęczeniowe na zginanie i skręcanie dla wybranych materiałów konstrukcyjnych. Wyznaczono stosunek naprężeń normalnych do stycznych dla ustalonej liczby cykli Nf w przedziale 5?105÷2?106. Ponadto przeprowadzając analizę równań zmęczeniowych oraz różnicy względnej R podzielono materiały na grupy, dla których można lub nie można stosować stałą wartość rozpatrywanego stosunku w kryteriach zmęczenia, które ten stosunek uwzględniają. W przypadku równoległości charakterystyk stosunek naprężeń normalnych do stycznych wyróżnia się stałością i przyjęto, że różnica względna R nie przekracza 10%. Do materiałów charakteryzujących się takimi właściwościami należą stopu aluminium, większość stali węglowych, niektóre stale stopowe i część żeliw. W przypadku braku równoległości nie można zastosować stałości wartości stosunku naprężeń normalnych do stycznych w kryteriach zmęczeniowych. Takimi właściwościami najbardziej wyróżnia się między innymi mosiądz CuZn40Pb2, stal średniostopowa 42 CrMo4V oraz stal wysokostopowa 35NCD16.

EN

The paper presents a review of the multiaxial fatigue criteria including a ratio of normal and shear stresses. The paper also contains fatigue characteristics for bending and torsion of some selected constructional materials. The ratio of normal stresses to shear stresses was determined for the defined number of cycles Nf in the range 5?105÷2?106. Moreover, from the performed analysis of fatigue equations and the relative difference R it appears that materials can be divided into groups for which it is possible or it is not possible to apply the constant value of the considered ratio in the criteria including this ratio. In the case of parallelism of the characteristics, the ratio of normal stresses to shear stresses is constant and it is assumed that the relative difference R does not exceed 10%. Aluminium alloys, most of carbon steels, some alloy steels and some cast irons are the materials with such properties. If there is no parallelism, a constant value of the ratio of normal and shear stresses cannot be applied in fatigue criteria. The group of materials characterized by such properties includes, among others, brass CuZn40Pb2, medium-alloy steel 42 CrMo4V and high-alloy steel 35NCD16.

Słowa kluczowe

PL

kryteria wieloosiowego zmęczenia; zginanie; skręcanie

EN

criteria of multiaxial fatigue; bending; torsion

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2011
• Tom: Vol. 32, nr 2
• Strony: 98--106
• Opis fizyczny: Bibliogr. 26 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Kurek M.

autor

Łagoda T.

• Katedra Mechaniki i Podstaw Konstrukcji Maszyn, Wydział Mechaniczny, Politechnika Opolska,

Bibliografia

• [1] ASTM E 739-91 (1998): Standard practice for statistical analysis of linearized stress-life (S-N) and strain life (ε-N) fatigue data. [In:] Annual Book of ASTM Standards, Vol. 03.01, Philadelphia (1999) 614÷620.
• [2] Carpinteri A., Spagnoli A.: Multiaxial high-cycle fatigue criterion for hard metals. Int J Fatigue 23 (2001) 135÷145.
• [3] Dobrzański L. A.: Podstawy nauki o materiałach i metaloznawstwo. Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa (2002).
• [4] Esderts A.: Betriebsfestigkeit bei mehrachsiger Biege – und Torsionsbeanspruchung. Fakultat fur Berbau, Huttenwesen und Maschinenwesen der Technischen Universitat Clausthal, 9 Juni 1995.
• [5] Fakuda T., Nisitani H.: The background of fatique limit Ratio of Torsional Fatique to Rotating Bending Fatique in Isotropic Materials and Materials with Clear – Banded Stracture, Department of Mechanical Engineering, Sasebo National College of Technology, Sasebo , 857 – 1993, Japan
• [6] Famuła J., Mrowiec S., Szumianiak T.: Tablice stali jakościowych, Wydawnictwo „Śląsk”, Katowice (1974).
• [7] Findley W. N.: A theory for the effect of mean stress on fatigue of metals under combined torsion and axial load or bending. Journal of Engineering for Industry (1959) 301÷306.
• [8] Gough H. J.: Some experiments on the resistance of metals to fatique under combined stresses. London: His Majesty’s Stationery Office (1951).
• [9] Kardas D., Kluger K, Łagoda T., Ogonowski P.: Trwałość zmęczeniowa duraluminium PA6 w warunkach proporcjonalnego stało amplitudowego zginania ze skręcaniem. XX Sympozjum Zmęczenie i Mechanika Pękania, Bydgoszcz-Pieczyska, kwiecień (2004).
• [10] Kocańda S., Kocańda A.: Niskocyklowa wytrzymałość zmęczeniowa. PWN, Warszawa (1989).
• [11] Kohut M., Łagoda T.: Badania zmęczeniowe mosiądzu MO58 w warunkach proporcjonalnego zginania ze skręcaniem. III Sympozjum Mechaniki Zniszczenia Materiałów i Konstrukcji, Augustów 1-4 czerwca (2004).
• [12] Lee S. B.: A criterion for fully reversed out-of-phase torsion and bending. Multiaxial fatigue ASTM STP 853, Philadelphia (1985) 553÷568.
• [13] Łagoda T., Ogonowski P., Criteria of multiaxial random fatigue based on stress, strain and energy parameters of damage in the critical plane. Mat.- wiss. u. Werkstofftech 36 (9) (2005) 429÷437.
• [14] Macha E.: Modele matematyczne trwałości zmęczeniowej materiałów w warunkach losowego złożonego stanu naprężenia. Seria: Monografie, nr 13, Wrocław (1979) 100.
• [15] McDiarmid D. L.: Fatigue under out-of-phase bending and torsion. Fatigue Fract. Engng Mater. Struct. 9 (6) (1987) 457÷475.
• [16] Niesłony A., Sonsino C.M.: Comprasion of some selected multiaxial fatique assessment criteria. Fraunhofer, Institut fur Betriebsfestigkeit Systemzuverlassigkeit (2008).
• [17] Morel F.: Fatique multiaxiale sous chargement d’amplitude variable. Praca doktorska, Futuruscope (1996).
• [18] Muller A.: Zum Festigkeitsverhalten von mehrachsig stochastisch beanspruchten Guβeisen mit Kugelgraphit und Temperguβ. Fraunhofer, Institut fur Betriebsfestigkeit, Darmstadt (1994).
• [19] Nishihara T., Kawamoto M.: The strength of metals under combined alternating bending and torsion with phase difference. Memoirs of the College of Engineering, Kyoto Imperial University, Vol. X, No. 6 (1941).
• [20] Pawliczek R.: Badanie wpływu parametrów obciążenia i geometrii karbu na trwałość przy zmiennym zginaniu i skręcaniu. Rozprawa doktorska, Politechnika Opolska, Opole (2001).
• [21] Przybyłowicz K.: Metaloznawstwo. Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa (1994).
• [22] Seweryn A.: Kumulacja uszkodzeń i pękanie elementów konstrukcyjnych w złożonych stanach obciążeń. Wydawnictwo Politechniki Białostockiej, Białystok (1997).
• [23] Skrzyszowski Z.: Reduktor Stożkowo-walcowy. Wydawnictwa Politechniki Krakowskiej (2000).
• [24] Staniczek S.: Zależność pomiędzy wytrzymałością zmęczeniową na zginanie i skręcanie wybranych materiałów konstrukcyjnych. Praca magisterska, Politechnika Opolska, Opole (2005).
• [25] Walat K., Łagoda T.: Projektowanie elementów maszyn w złożonym stanie naprężenia z uwzględnieniem maksimum kowariancji w płaszczyźnie krytycznej. XXIV Sympozjum Podstaw konstrukcji i Maszyn, Białystok- -Białowieża (2009).
• [26] Zenner H., Liu J.: The fatigue limit under multiaxial loading. Proceedings of the Sixth International Conference on Biaxial/Multiaxial Fatigue & Fracture, Lisboa 1 (2001) 29÷39.