Algorithms for the estimation of fatigue crack growth using energy method

• Autorzy: Szata M. , Lesiuk G.

Warianty tytułu

PL

Algorytmy szacowania wzrostu pęknięć zmęczeniowych metodą energetyczną

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

A new method of producing kinetic fatigue failure diagrams (KFFD) has been developed by the authors on the basis of experimental results obtained from the study of the hysteresis loop area. For experimental verification of KFFD the results of fatigue crack propagation studies for 41Cr4 (40H) and S355JR (18G2A) steels have been used. Two kinds of kinetic fatigue failure diagrams have been produced. In the first diagram (the classic one), the stress intensity factor K that characterizes the intensity of deformation in the precrack zone ahead of a crack tip was used for building the diagram. In the second diagram (the new one), energetic parameter [...] that corresponds to the searched energy dissipation of deformation was applied. In contrast to the [...] – Kmax diagrams, in the [...] diagrams obtained for a given range of the crack growth rate no difference in failure kinetics has been found. It means that the energetic parameter [...] describes fatigue crack growth rate regardless of stress ratio R in opposition to the force factor Kmax.

PL

Na podstawie wyników pomiaru pola pętli histerezy energii odkształcenia próbki ze szczeliną typu compact w procesie cyklicznego obciążenia przedstawiono nową metodę budowania kinetycznych wykresów zmęczeniowego pękania. Do weryfikacji doświadczalnej wykorzystano wyniki badania rozwoju szczeliny zmęczeniowej w stali S355JR (18G2A) i 41Cr4 (40H). Analizowano wpływ współczynnika asymetrii cyklu w opisie klasycznym i proponowanym przez autorów. Wykresy klasyczne wykonano wykorzystując współrzędne [...] Kmax. Drugi rodzaj wykresow wykorzystuje parametr energetyczny [...] odpowiadający dyssypacji energii odkształcenia probki. W przeciwieństwie do wykresow [...]. Kmax, na wykresach [...] otrzymanych dla danego zakresu prędkości rozwoju pęknięcia szczeliny, nie zaobserwowano różnic w kinetyce pękania. Oznacza to, że w odróżnieniu od siłowego parametru Kmax parametr energetyczny [...]opisuje prędkość zmęczeniowego rozwoju szczeliny, niezależnie od współczynnika asymetrii cyklu R.

Słowa kluczowe

EN

energy method; fatigue crack

PL

pękanie zmięczeniowe; odkształcenia stali; kinetyka pękania

• Wydawca: Springer ; Wrocław University of Science and Technology
• Czasopismo: Archives of Civil and Mechanical Engineering
• Rocznik: 2009
• Tom: Vol. 9, no 1
• Strony: 119--134
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz., tab., wykr.

Twórcy

autor

Szata M.

autor

Lesiuk G.

• Institute of Materials Science and Applied Mechanics, Wrocław University of Technology, Poland

Bibliografia

• [1] Babiarz St., Dudek D.: Chronicle of damages and disasters of main machines in polish opencast industry (in Polish), Publishing House of Wroclaw University of Technology, Poland, Wroclaw, 2007.
• [2] German J., Biel-Gołaska M.: Bases and application of failure mechanics in engineering problems (in Polish), Instytut Odlewnictwa, Kraków, 2004.
• [3] Hayes B.: Classic brittle failures in large welded structures, Engineering Failure Analysis, Elsevier Science, Great Britain 1996, Vol. 3, No. 2, pp. 115−127.
• [4] Karolczuk A.: Catastrophic results of fatigue fracture cracks of constructional materials (in Polish), Transport Przemysłowy, No. 4, 2007.
• [5] Kocańda S., Szala J.: Bases of fatigue calculation (in Polish), PWN, 3rd ed., Poland, Warsaw, 1997.
• [6] Neimitz A.: Fracture Mechanics (in Polish), PWN, Poland, Warsaw, 1998.
• [7] Savruk M.: Koeficienty intensivnosti naprażenii w tełach z treszczinami, t. 2. Naukowa Dumka, Kijev, 1988.
• [8] Stosiak M., Szata M.: Experimental studies methodology in fatigue crack description (in Polish), Górnictwo Odkrywkowe, Vol. 45, 2003, No. 2-3.
• [9] Szata M.: Modeling of fatigue crack growth using energy method (in Polish), Publishing House of Wroclaw University of Technology, Poland, Wroclaw, 2002.
• [10] Szata M., Lesiuk G.: Fracture mechanics models in aspect of transportation systems degradation (in Polish), In: Computer systems aided science, industry and transport, TRANSCOMP 2007. 11 International Conference, Zakopane, 3−6 December 2007, Vol. 2, Radom : Institute for Sustainable Technologies, 2007.
• [11] Yao Y., Fine M.E., Keer L.M.: An energy approach to predict fatigue crack propagation in metals and alloys, Int. J. Fract., Vol. 146, 2007, pp. 149−158.