Monitoring of fatigue life of mechatronic elements using spectral method for fatigue life assessment including the mean stress value

• Autorzy: Niesłony A. , Böhm M.

Warianty tytułu

PL

Monitorowanie trwałości zmęczeniowej elementów mechatronicznych przy wykorzystaniu metody spektralnej wyznaczania trwałości zmęczeniowej z uwzględnieniem wartości średniej naprężenia

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper presents a proposal of accounting the mean stress value in the process of fatigue life assessment using spectral method in terms of monitoring the fatigue life of mechatronic elements. The existing approaches are being discussed, and some chosen stress models used to take into account the influence of the mean stress value in the process of the determination of fatigue life are being introduced. The authors refer to a broad range of widely used models proposed by Soderberg, Goodman, Morrow, Gerber, and Kwofie. Those models can be used to determine the Power Spectral Density Function (PSDF) of the stress after transformation due to the mean value. Such a transformation is of great importance in fatigue life assessment with spectral method since PSDF is the quantity which defines loading and should also include information about mean stress. Determination of power spectral density of transformed stress allows the use of well-known models used in the spectral method, which in principle does not include the effect of the mean stress on fatigue life.

PL

Praca przedstawia propozycję uwzględniania wartości średniej naprężenia w procesie wyznaczania trwałości zmęczeniowej przy wykorzystaniu metody spektralnej w odniesieniu do monitorowania trwałości zmęczeniowej elementów mechatronicznych. Opisano obecne podejścia oraz przedstawiono część wybranych modeli uwzględnienia wartości średniej naprężenia w procesie obliczania trwałości zmęczeniowej. Autorzy odnoszą się do szerokiej gamy stosowanych modeli zaproponowanych m.in. przez Soderberga, Goodmana, Morrowa, Gerbera oraz Kwofie'go. Te modele mogą zostać wykorzystane w celu wyznaczenia Gęstości Widmowej Mocy (GWM) naprężenia po transformacji ze względu na wartość średnią. Taka transformacja jest bardzo ważna w wyznaczaniu trwałości zmęczeniowej przy użyciu metody spektralnej, ponieważ Funkcja Gęstości Widmowej Mocy (FGWM) jest wielkością, która definiuje obciążenie (przy czym powinna również uwzględniać informacje o wartości średniej). Wyznaczanie Gęstości Widmowej Mocy transformowanego naprężenia pozwala na wykorzystanie znanych modeli uwzględnienia wartości średniej w metodzie spektralnej, która zasadniczo nie obejmuje wpływu wartości średniej naprężenia na trwałość zmęczeniową.

Słowa kluczowe

EN

mean stress; fatigue life assessment; random loading; power spectral density function

PL

wyznaczanie trwałości zmęczeniowej; obciążenia losowe; naprężenie średnie; funkcja gęstości widmowej mocy

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Przemysłowy Instytut Automatyki i Pomiarów PIAP
• Czasopismo: Pomiary Automatyka Robotyka
• Rocznik: 2012
• Tom: R. 16, nr 12
• Strony: 100--104
• Opis fizyczny: Bibliogr. 10 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Niesłony A.

autor

Böhm M.

• Faculty of Mechanical Engineering, Opole University of Technology,

Bibliografia

• 1. Łagoda T., Macha E., Pawliczek R., The influence of the mean stress on fatigue life of 10HNAP steel under random loading, “International Journal of fatigue”, vol. 23, 2001, 283-291.
• 2. Kwofie S., An exponential stress function for predicting fatigue strength and life due to mean stresses, “International Journal of fatigue”, vol. 23, 2001, 829-836.
• 3. Kihl D., Sarkani S., Mean stress effects in fatigue of welded joint, “Probabilistic Engineering Mechanics”, vol. 14, 1999, 97-104.
• 4. Sarkani S., Tritchkov V., Michaelov G., An efficient approach for computing residual stresses in welded joints, “Finite Elements in Analysis and Design”, vol. 35, 2000, 247-268.
• 5. Niesłony A., Macha E., Spectral method in multiaxial random fatigue, 2007, Springer-Verlag, Berlin Heidelberg, 147.
• 6. Niesłony A., Comparison of some selected multiaxial fatigue failure criteria dedicated for spectral method, “Journal of Theoretical and Applied Mechanics”, vol. 48, 2010, 233-254.
• 7. Bendat J.S., Piersol A.G., Engineering Applications of Correlation and Spectral Analysis, 1980, John Wiley & Sons, New York, 302.
• 8. Kirsten K., Spectral methods in mathematics and physics, 2002, Chapman & Hall/CRC, London New York, 382.
• 9. Preumont A., Piefort V.: Predicting Random High-Cycle Fatigue Life With Finite Elements, “Journal of Vibration and Acoustics”. vol. 116, 1994, 245-248.
• 10. Dirlik T., Application of Computers in Fatigue Analysis, 1985, PhD Thesis, University of Warvick, UK, 241.