Wpływ obciążenia średniego na prędkość pękania w stali 10HNAP przy zmiennym zginaniu

• Autorzy: Gasiak G. , Rozumek D. , Lachowicz C.

Warianty tytułu

EN

Influence of the Mean Loading on the Crack Rate in 10HNAP Steel Under Variable Bending

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań doświadczalnych rozwoju pęknięć zmęczeniowych przy zginaniu próbek mocowanych wspornikowo ze stali 10HNAP dla różnych wartości obciążeń średnich. Do badań użyto próbek płaskich z koncentratorem naprężeń w postaci jednostronnego karbu ostrego. Badania prowadzone były na maszynie zmęczeniowej MZGS-100 przy częstotliwości zmian obciążenia 28,8 Hz. Podczas badań utrzymywano stały współczynnik asymetrii cyklu R w zakresie od -1 do 0,5. Wykazano, że przy zmianie współczynnika asymetrii cyklu z R = -0,5 na R = 0,5 prędkość pękania wzrasta. Wykazano również obniżenie trwałości zmęczeniowej materiału przy wzroście obciążenia średniego. Przedstawione w pracy modele analityczne dają wyniki zbieżne z eksperymentalnymi.

EN

The paper contains the results of tests on fatigue crack development under bending of specimens made of 10HNAP steel, one-sided restrained, for differnt mean loading. Plane specimens with one-sided sharp notch stress concentrator were tested. The tests were done on the fatigue stand MZGS-100 under the loading change frequency 28,8 Hz. While testing the constant stress ratio R in the range from - 1 to 0,5 was kept. It has been shown that the crack rate increases when the stress ratio is changed from R = - 0,5 to R = 0,5. There has also been shown the decrease of the material fatigue life while the mean loading increases. The analytical models presented in the paper give corvergent results to the experimental ones.

Słowa kluczowe

PL

pękanie stali; stal 10HNAP; zginanie zmienne

EN

variable bending; 10HNAP steel

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Opolskiej
• Czasopismo: Zeszyty Naukowe. Mechanika / Politechnika Opolska
• Rocznik: 2001
• Tom: z. 66
• Strony: 95--123
• Opis fizyczny: Bibliogr. 24 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Gasiak G.

• Politechnika Opolska

autor

Rozumek D.

• Politechnika Opolska

autor

Lachowicz C.

• Politechnika Opolska

Bibliografia

• [1] LOTH L., KRASOWSKY A.J.: Material characterization required for the reliability assessment of cyclically loaded engineering structures. Part 2: fatigue application. Reliability assessment of cyclically loaded engineering structures. Ed. R.A. Smith, Kluwer Academie Publishers, 1997, pp. 225-272.
• [2] KUMAR R., SINGH K.: Some formulae for the effective stress range ratio used in crack growth of 6063-T6 aluminium alloy. Int. J. Pres. Ves. and Piping, Vol.57, 1994, pp. 31 1-319.
• [3] KOCAŃDA S, SZALA J.: Podstawy obliczeń zmęczeniowych, PWN, Warszawa, 1985.
• [4| NEIMITZ A.: Mechanika pękania. PWN, Warszawa, 1998, ss. 88-127.
• [5] SURESH S., Fatigue of materials, Cambridge University Press, Great Britain, 1991, pp. 126-140.
• [6] GASIAK G., GRZELAK J., ROZUMEK D.: Badanie trwałości stali I0HNAP przy zmęczeniowym pękaniu w warunkach zginania oraz rozciągania. XIX Sympozjum Mechaniki Eksperymentalnej Ciała Stałego. Jachranka 18-20 października 2000, ss. 214-219.
• [7] GASIAK G., ROZUMEK D.: Badanie prędkości pękania zmęczeniowego w stali 18G2A przy wahadłowym zginaniu. VII Krajowa Konfer. Mech. Pękania, Kielce-Cedzyna 23-25 września 1999, Zeszyty Naukowa Polit. Świętokrzyskiej , Mechanika 68, ss. 105-1 13.
• [8] GASIAK G.: Metody numeryczne w mechanice. Cz. 1. Metoda elementów skończonych. Skrypt nr 196. PO, Opole 1997.
• [9] GASIAK G.: Metody numeryczne w mechanice. Cz.2. Metoda elementów brzegowych. Skrypt nr 206, PO, Opole 1998.
• [10] GASIAK G., LACHOWICZ C.T., ROZUMEK D.: Badanie wypływu parametrów geometrycznych próbki na prędkość pękania przy wahadłowym zginaniu. XVIII Sympozjum Zmęczenia Materiałów i Konstrukcji, Bydgoszcz-Pieczyska 23-26 maja 2000, ss. 141-148.
• [11] GASIAK G.. ROZUMEK D„ LACHOWICZ C.T.: Badanie wpływu obciążenia średniego na prędkość pękania w stali 18G2A przy zmiennym zginaniu. XIX Sympozjum Mechaniki Eksperymentalnej Ciała Stałego, Jachranka 18-20 października 2000, ss. 227-232.
• [12] FAUCHER B., TYSON W.R.: Comparison of toughness in bending and in tension of a pipeline steel. Int. J. Pres. Ves. & Piping, Vol.60, 1994, pp. 49-57.
• [13] MCDOWELL D.L.: An engineering model for propagation of small cracks in fatigue. Eng. Fracture Mech., Vol. 56, No.3, 1997, pp. 357-377.
• [14] LAMBA H.S.: The J-integral applied to cyclic loading. Eng. Fracture Mech., Vol.7. 1975, p. 693.
• [15] TANAKA K.: The cyclic J-integral as a criterion for fatigue crack growth. Int. J. Fracture, Vol. 22, 1983, pp. 91-104.
• [16] DOWLING N.E.: Crack growth during low-cycle fatigue of smooth axial specimens. In Cyclic Stress-Strain and Plastic Deformation Aspects of Fatigue Crack Growth, ASTM STP 637. ASTM, Philadelphia, 1977, pp. 97-121.
• [17] INOUE T., HOSHIDE T., KAKIUCHI E.: Fatigue life evaluation of notched component under combined axial-torsional loading. Fourth International Conference on Biaxial/Multiaxial Fatigue, May 31-June 3, 1994, Paris, France, pp. 131-142.
• [18] DOWLING N.E. and BEGLEY J.A.: Fatigue crack growth during gross plasticity and the J-integral. ASTM STP 590, American Society for Testing and Materials, 1976, pp. 82-103.
• [19] LU Y.L. and KOBAYASHI EL, An experimental parameter Jniax in elastic- plastic fatigue crack growth. Fatigue Fract. Eng. Mater. Struct., Vol. 19, No.9, 1996, pp. 1081-1091.
• [20] SHIMUO M., CHUJO M., HIGO Y., NUNAMURA S.: Effect of load ratio on the deformation behaviour of fatigue crack tips. Int. J. Fatigue, Vol. 15, No.6, 1993, pp. 455-459.
• [21] ACHTELIK H., JAMROZ L.: Urządzenie do badań zmęczeniowych dla obciążeń o przebiegach niesymetrycznych. Patent - PI 12497, Świadectwo autorskie nr 155292 o dokonaniu wynalazku, UPPRL, Warszawa, 1982.
• [22] GASIAK G., PAWLICZEK R, ROZUMEK D.: Badanie wpływu obciążenia średniego i rodzaju karbu na trwałość zmęczeniową stali 10HNAP przy zginaniu ze skręcaniem. Zeszyty Naukowe PO. Seria: Mechanika nr 257, Prace Naukowe Katedry Mechaniki i PKM, z. 62, Opole 2000.
• [23] ASTM El820 - 99: Standard Test Method for Measurement of Fracture Toughness, Annual Book of ASTM Standards, Vol. 03.01, 1999.
• [24] PICKARD A.C.: The application of 3-dimensional finite element methods to fracture mechanics and fatigue life prediction, London, 1986, pp. 117-142.