Zastosowanie ekstremum kowariancji w płaszczyźnie krytycznej do wyznaczania trwałości zmęczeniowej przy obciążeniach cyklicznych

• Autorzy: Walat K. , Łagoda T.

Warianty tytułu

EN

Application of the covariance extremum on the critical plane for fatigue life determination under cyclic loading

• Konferencja: Konferencja Naukowa Problemy Rozwoju Maszyn Roboczych (22 ; 19-22.01.2009 ; Zakopane, Polska)
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiono wyznaczanie trwałości zmęczeniowej elementów konstrukcyjnych z wykorzystaniem ekstremum kowariancji w płaszczyźnie krytycznej dowodząc, iż metoda ta daje zadowalającą zgodność wyników obliczeniowych z eksperymentalnymi. W praktyce funkcjonuje wiele kryteriów wieloosiowego zmęczenia do wyznaczania trwałości elementów konstrukcyjnych. Spośród tych kryteriów możemy wyodrębnić grupę, której istnienie zależne jest bezwarunkowo od orientacji płaszczyzny krytycznej. Znane są trzy metody wyznaczania położenia płaszczyzny krytycznej: metoda wariancji, kumulacji uszkodzeń zmęczeniowych i funkcji wagowych. Płaszczyzna krytyczna może być jednak zdefiniowana również jako ta, w której występuje ekstremalna kowariancja pomiędzy naprężeniami stycznymi i normalnymi w danej płaszczyźnie. Celem niniejszej pracy jest wyznaczenie trwałości zmęczeniowej na przykładzie badań próbek ze stopu PA6 w warunkach proporcjonalnych i nieproporcjonalnych obciążeń cyklicznych (zginanie ze skręcaniem) z wykorzystaniem ekstremum kowariancji w płaszczyźnie krytycznej. Biorąc pod uwagę ogólne kryteria wieloosiowego zmęczenia można wyprowadzić kryterium w nowozdefiniowanej płaszczyźnie krytycznej [1]. Naprężeniowe kryteria wieloosiowego zmęczenia losowego w płaszczyźnie krytycznej, można zapisać jako sumę naprężeń normalnych i stycznych w tej płaszczyźnie: σeq(t) = Bτηs(t) + Kση(t), gdzie stałe B i K wyznaczono na podstawie prostych stanów naprężenia (zginanie oraz skręcanie). W pierwszym etapie wyznacza się płaszczyznę krytyczną. Jest to ta płaszczyzna, w przypadku której kowariancja między naprężeniami stycznymi τηs i normalnymi ση osiągnie lokalne ekstremum. Następnie, w tak zdefiniowanej płaszczyźnie krytycznej z przebiegu ekwiwalentnego naprężenia wyznaczono wartości amplitud, na podstawie których, wyznaczono trwałości zmęczeniowe w oparciu o charakterystykę zmęczeniową w warunkach cyklicznego zginania. Powyższa analiza dała możliwość zaproponowania innej metody wyznaczania położenia płaszczyzny krytycznej w stosunku do znanych trzech innych (metoda wariancji, kumulacji uszkodzeń i funkcji wagowych). Poza tym dała dwie nowe postacie kryteriów wieloosiowego zmęczenia losowego w płaszczyźnie krytycznej. W oparciu o położenie płaszczyzny krytycznej wyznaczonej z ekstremum kowariancji pomiędzy naprężeniami normalnymi i stycznymi uzyskano zadowalającą zgodność wyników trwałości obliczeniowych z eksperymentalnymi dla kombinacji proporcjonalnego i nieproporcjonalnego zginania ze skręcaniem.

Słowa kluczowe

PL

trwałość zmęczeniowa; płaszczyzna krytyczna; ekstremum kowariancji

EN

fatigue life; critical plane; covariance extremum

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Świętokrzyskiej
• Czasopismo: Zeszyty Naukowe Politechniki Świętokrzyskiej. Nauki Techniczne
• Rocznik: 2009
• Tom: Z. 12
• Strony: CD--CD
• Opis fizyczny: -pełny tekst, Bibliogr. 6 poz., rys., tab., wykr

Twórcy

autor

Walat K.

autor

Łagoda T.

• Politechnika Opolska, Katedra Mechaniki i Podstaw Konstrukcji Maszyn, ul. Mikołajczyka 5, 45-271 Opole

Bibliografia

• 1. Walat K., Łagoda T.: Korelacja między naprężeniami stycznymi i normalnymi w płaszczyźnie krytycznej, XXI Konferencja Naukowa Problemy Rozwoju Maszyn Roboczych, Zakopane 2008. Streszczenia referatów. Politechnika Opolska, Opole 2008, ss. 167-168, teksty referatów, cd, ss.62 9-635
• 2. Walat K., Łagoda T.: Naprężenie ekwiwalentne w płaszczyźnie krytycznej wyznaczonej przez maksimum kowariancji naprężeń stycznych i normalnych, XXII Sympozjum Zmęczenie i Mechanika Pękania, Wydawnictwo Uczelniane Uniwersytetu Technologiczno-Przyrodniczego W Bydgoszczy, Bydgoszcz 2008, ss.337-344
• 3. Będkowski W.: Wyznaczanie oczekiwanych kierunków płaszczyzn złomu znaczeniowego materiałów w warunkach złożonych stanów naprężenia. Raport nr 2/89, IBM WSI w Opolu, 1989
• 4. 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, 2005, Vol.36, No 9, pp.429-437
• 5. ASTO E 739-91 (1998): Standard practice for statistical analysis cf linearized stress-life (S-N) and strain life (s-N) fatigue data, in: Annual Book of ASTM Standards, Vol. 03.01, Philadelphia 1999, pp.614-620
• 6. Grubisic V., Simburger A.: Fatigue under combined out-of-phase multiaxial stresses. Fatigue Testing and Design 2, Proceedings of S.E.E. International Conference 5, London, 1976, pp.27.1-27.8