Badania zmęczeniowe materiałów konstrukcyjnych w warunkach dwuosiowych obciążeń o przebiegach stało- lub zmiennoamplitudowych

• Autorzy: Będkowski W.

Warianty tytułu

EN

Fatigue tests of constructional materials under biaxial loading with constant- or variable-amplitude histories

• Konferencja: Pierwsza Jesienna Szkoła Budowy i Eksploatacji Maszyn/Sympozjum(17-19.11.2005;Pokrzywna,Polska)
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Przedstawiony algorytm oceny trwałości zmęczeniowej elementów maszyn w warunkach eksploatacyjnych, wymaga eksperymentalnej weryfikacji w oparciu o wyniki testów zmęczeniowych przy złożonych obciążeniach zmienno-amplitudowych. Opisano dwie skonstruowane i wykonane w KMiPKM hydrauliczne maszyny zmęczeniowe, sterowane systemem cyfrowym, pozwalające realizować badania próbek w warunkach dwuosiowego rozciągania-ściskania oraz rozciągania-ściskania ze skręcaniem o dowolnie skonfigurowanych przebiegach obciążeń. Uzyskane doświadczenia z wieloletnich badań pozwoliły na opracowanie metodyki prowadzenia testów na tych stanowiskach, zapewniającej powtarzalność i wiarygodność uzyskiwanych rezultatów.

EN

The presented algorithm for fatigue life assessment of machine elements under service conditions should be verified while fatigue tests under complex constant- and variable-amplitude loading. Two hydraulic fatigue test stands were described, both designed and made in Department of Mechanics and Machine Design, Technical University of Opole. These machines are controlled by a digital system and they allow to test specimens subjected to biaxial tension-compression and tension-compression with torsion with any loading histories. The obtained results from many years allowed to elaborate suitable methodology of tests performing at these stands.

Słowa kluczowe

PL

badania zmęczeniowe materiałów konstrukcyjnych; obciążenie dwuosiowe; przebieg stałoamplitudowy; przebieg zmiennoamplitudowy

EN

fatigue tests of constructional materials; biaxial loading; constant-amplitude histories; variable-amplitude histories

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Opolskiej
• Czasopismo: Zeszyty Naukowe. Mechanika / Politechnika Opolska
• Rocznik: 2005
• Tom: z. 87
• Strony: 31--50
• Opis fizyczny: Bibliogr. 36 poz., il., schem., tab.

Twórcy

autor

Będkowski W.

• Katedra Mechaniki i PKM, Politechnika Opolska

Bibliografia

• [1] STEPHENS R. L., FATEMI A., STEPHENS R. R., FUCHS H. O.: Metal Fatigue in Engineering, John Wiley&Sons Inc., Sccond Edition, 2001, s. 472.
• [2] BILLY M.: Unavova żivotnost pri stochastickom zatażovanii, Slovenska Akademia Ved, Ustav Materialov a Mechaniky Strojov, Bratislava, Raport 1988, s.42.
• [3] JAKUBCZAK H., SOBCZYKIEWICZ W.: Wartościowanie ospraętu roboczego koparki hydraulicznej w koncepcji jakości, Materiały XII Konf. Nauk. Problemy Rozwoju Maszyn Roboczych, Zakopane, Politechnika Łódzka, 1999,t. 1, ss. 111-118.
• [4] KUROPATNICKI A., JAKUBCZAK H.: Wartościowanie w projektowaniu konstrukcji nośnych maszyn - koncepcja naprężeń nominalnych, Mat. XX Sympozjum Zmęczenie i Mechanika Pękania, Wyd. Uczelniane AT-R, Bydgoszcz, 2004, ss. 209-216.
• [5] LEESE G. E., MULL1N R. L.: The Role of Fatigue Analysis in the Vehicle Test Simulation Laboratory, SAE Technical Papers 910166, Detroid, 1991, s. 12.
• [6] JOHNSON Ch., JOHNSON K.: Breaking New Ground for Researchers with Dartec9600 Digital Contreller for Servo-Hydraulic Testing Machines & Actuators, Proc. 5lh ICB/MFF, Supplement, Technical University of Opole, Opole, 1997, ss. 31-51.
• [7] CHEN C.-S., KRAUSE R., PETIT R. G., BANKS-SILLS L., INGRAFFEA A. R.: Numerical Assessment of T-Stress Computation Using a P-Version Finite Element Method, Int. J. Fracture, 107, 2001, ss. 177-199.
• [8] DANNBAUER H., GAIER C. M STEINBATZ M.: A Statistical Measure of Non-Proportionality of Stresses Investigations and Applications, Proc. 7"1 ICB/MFF, VDM, Berlin, 2004, ss. 623-628.
• [9] SONSINO C. M.: Structural Durability of Cast Aluminium Gearbox Housing of Underground Vehicles under Variable Amplitudę Loading, Proc.Conf.on Fatigue Damage, University of Seville, 2003, CD, ss. 134-142.
• [10] BACHSTRÓM M., KOSKI K., SILJANDER A., LIUKKONEN S., TTKKA J., MARQUIS G.: Fatigue Assessment of an Aging AircrafPs Wing under Complex Multiaxial Spectrum Loading, Proc. 7a' ICB/MFF, DVM, Berlin, 2004, ss. 595-600.
• [11]KOCAŃDA D., KOCAŃDA S., TORZEWSKI J.: Prędkość zmęczeniowego pękania w lotniczym stopie aluminium przy programowanym widmie obciążeń, Mat. XX Sympozjum Zmęczenie i Mechanika Pękania, Bydgoszcz, 2004, ss. 179-186.
• [12] HEULER P., KLATSCHKE H.: Generation and Use of Standardises Load Spectra and Load-Time Histories, Proc. Conf. on Fatigue Damage, Seville, 2003, ss. 175-185.
• [13] SAATHOFF A., STOLZE F.-J. ZENNER H.: Creation of a Synthetic Road For Multiaxial Fatigue Limit Simulation on Automobiles, Proc. 7ai ICB/MFF, Berlin, 2004, ss. 541-546.
• [14] BARDENHEIER R., ROGERS G.: Experimental Simulation of Multiaxial Stress States in Materiał Testing, Proc. 7th ICB/MFF, Berlin, 2004, ss. 527-534.
• [15] BĘDKOWSKI W., MACHA E.: Metody estymacji oczekiwanego położenia płaszczyzny złomu zmęczeniowego w warunkach złożonego, losowego stanu naprężenia, Politechnika Warszawska, Prace Naukowe, 1989, Mechanika, z. 121, Prace CPBP 02.05, ss. 27-35.
• [16] SOCIE D.: Critical Piane Approach for Multiaxial Fatigue Damage Assessment, in Advance in Multiaxial Fatigue, ASTM STP 1191, Eds. D. L. McDowell and R. Ellis, ASTM, Philadelphia, 1993, ss, 7-36.
• [17] VAN DANG K.: Macro-Micro Approach in High-Cycle Multiaxial Fatigue, in: Advance in Multiaxial Fatigue, ASTM STP 1191, Eds. D. L. McDowell andR. Ellis, ASTM, Philadelphia, 1993, ss. 120-130.
• [18] WANG C. H., BROWN M. W.: Life Prediction Techniąues for Variable Amplitudę Multiaxial Fatigue - Part 1: Theories, J. Engng. Mater. and Technology, Vol. 118,1996, ss. 367-370.
• [19] MOREL F., RANGANATHAN N., PETIT J., BIGNONNET A.: A Meso-scopic Approach for Fatigue Life Prediction undr Multiaxial Loading, in: Multiaxial Fatigue and Fracture, Eds. E. Macha, W. Będkowski and T. Łagoda, ESIS Publication 25, Elsevier-Netherlands, 1999, ss. 87-100.
• [20] WEBER B., CLEMENT J. C, KENMEUGNE B., ROBERT J.-L.: On Global Stress-Based Approach for Fatigue Assessment under Multiaxial Random Loading, in: Engineering Against Fatigue, Eds. J. H. Beynon, M. W. Brown, R. E. Smith, T. C. Lindley, B. Tomkins, A. A. Belkema, Rotterdam, 1999, ss. 407-414.
• [21] BĘDKOWSKI W., LACHOWICZ C, ŁAGODA T., MACHA E., OHNAMI M., SAKANE M.: Wieloosiowe zmęczenie losowe elementów maszyn i konstrukcji Część I. Płaszczyzny złomu próbek krzyżowych w warunkach dwuosiowego zmęczenia niskocyklowego i wysokiej temperatury estymacja metodą wariancji i weryfikacja eksperymentalna, ZN WSI, Studia i Monografie z. 63, Opole, 1993, s. 128.
• [22] Trwałość zmęczeniowa elementów maszyn i konstrukcji w warunkach wieloosiowych obciążeń losowych, red. E. Machy, Prace Naukowe CPBP 02.05, Wydawnictwo Politechniki Warszawskiej, Warszawa, 1990, s. 93.
• [23] ŁAGODA T., MACHA E., BĘDKOWSKI W.: A Critical Piane Approach Based on Energy Concepts: Application to Biaxial Random Tension-Ćompression High-Cycle Fatigue Regime, Int. J. Fatigue 21, 1999, ss. 431-443
• [24] ŁAGODA T.: Energetyczne modele oceny trwałości zmęczeniowej materiałów konstrukcyjnych w warunkach jednoosiowych i wieloosiowych obciążeń losowych, Studia i Monografie z. 121, Wydawnictwo Politechniki Opolskiej, Opole, 2001, s. 148.
• [25] BĘDKOWSKI W.: Model for Fatigue Life Estimation under Multiaxial Random Loading and its Verification Based on Fatigue Tests Results, 10"' Conference on Fracture Mechanics, Zeszyty Naukowe Politechniki Opolskiej, nr 304/2005, Mechanika z. 82, t. 1, Opole, 2005, ss. 21-28.
• [26] BĘDKOWSKI W., WEBER B., MACHA E., ROBERT, J.-L.: Comparison of Variance Method and Damage Indicator Methods for Prediction of the Fracture Piane Orientation in Multiaxial Fatigue, m Multiaxial Fatigue and Fracture, Ed. E. Macha, W. Będkowski, T. Łagoda, ESIS Publication 25, ELSEVIER-Netherlands, 1999, ss. 147-165,
• [27] BĘDKOWSKI W.: Determination of Critical Piane and Effort Criterion in Fatigue Life Evaluation for Materials under Multiaxial Random Loading. Experimental Verification Based on Fatigue Tests of Cruciform Specimens, 4* ICB/MF, Societe Francaise de Metallurge et de Materiaux, Paris, 1994, Vol. I, ss. 435-447.
• [28] E 1049-85, w: Annular Book of ASTM Standards, Section 3, Vol. 03.01, 1991.
• [29] PALMGREN A.: Die Lebensdauer von Kugellagen, VDI-Z, Vol. 68, Nr 41, 1924, ss. 339-341.
• [30] MINER M. A.: Cumulative Damage in Fatigue, J. of Applied Mechanics, Vol. 12, 1945, ss. 159-164.
• [31] ASTM E 606 (1998), Standard Practice for Strain-Controlled Fatigue Testing, Annular Book Of ASTM, Section 3, Metal Test Methods and Analytical Procedures, Vol. 3.01, Philadelphia, 2002, ss. 580-594.
• [32] ASTM E 2207 (2002), Standard Practice for Strain-Controlled Axial-Torsional Fatige Testing with Thin-Walled Tubular Specimens, Annular Book of ASTM, Section 3, Metal Test Methods and Analytical Procedures, Vol. 3.01, Philadelphia, 2002, ss. 1222-1229.
• [33] BĘDKOWSKI W., SŁOWIK J., MACHA E.: The Fatigue Characteristics of Materials with the Controlled Strain Energy Density Parameter, The Archive of Mechanical Engineering, Vol. LI, 2004, 3, Warszawa, 2004, ss. 437-451.
• [34] PALIN-Luc T., BANVILLET A., LASSERRE S., VIT10RI J-F.: A Tech-niquc to Reduce the Duration of Multiaxial Fatigue Tests under Service Loadings, Proc. 7U,ICB/MFF, DYM, Berlin, 2004, ss. 421-426.
• [35] BĘDKOWSKI W., ŁAGODA T., MACHA E.: Trwałość zmęczeniowa przy różnych współczynnikach korelacji naprężeń w dwuosiowym rozciąganiu-ściskaniu, VI Krajowa Konferencja Mechanika Pękania, Ameliówka, Politechnika Świętokrzyska, Zeszyt 62, Kielce, 1997, ss. 25-32.
• [36] BĘDKOWSKI W., MACHA E., NIESŁONY A.: Weryfikacja metody spektralnej wyznaczania trwałości zmęczeniowej na podstawie badań stali 10HNAP, Przegląd Mechaniczny, Zeszyt 12/2004, 2004, ss. 13-16.