Experimental verification of fatigue loading nonproportionality model

• Autorzy: Skibicki D.

Warianty tytułu

PL

Eksperymentalna weryfikacja modelu nieproporcjonalności obciążenia zmęczeniowego

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper deals with the experimental verification of a model of the fatigue loading nonproportionality. The assumption of the proposed model is that the loading nonproportionality degree depends on: (a) modules of vectors of rotating stresses, (b) angular distances of these stres s vectors measured in relation to the critical pIane. The performed experiment involved modeling of the nonproportional fatigue loading through programmed changes of principal axes positions. Different positions of the principal axes were obtained by using two loading blocks: fully reversed torsion and complex loading, that is to say, tension-compression and torsion. During the tests, the influence of the range of the orientation angle of principle axes on fatigue life was examined. The obtained results allowed one to confirm the thesis that the nonproportionality degree depends also on the angular distance in which the stress vector acts in relation to the critical pIane.

PL

W artykule przedstawiono weryfikację eksperymentalną modelu nieproporcjonalności obciążenia zmęczeniowego, który był podstawą sformułowanych przez autora wieloosiowych kryteriów zmęczeniowych. W modelu tym zakłada się, że w warunkach obciążeń nieproporcjonalnych można wyróżnić płaszczyznę krytyczną. Jednocześnie, obrót osi głównych powodować może intensyfikację procesu kumulacji uszkodzeń zmęczeniowych. Decyduje o tym stopień nieproporcjonalności obciążenia. W przyjętym modelu założono, że o stopniu nieproporcjonalności obciążenia decydują: (a) moduły wektorów obracających się naprężeń, (b) kątowe odległości wektorów tych naprężeń mierzone w stosunku do płaszczyzny krytycznej. Zrealizowany eksperyment polegał na modelowaniu zmęczeniowego obciążenia nieproporcjonalnego poprzez programowane zmiany położenia osi głównych. Różne położenia osi głównych uzyskiwano realizując dwu blokowy program obciążeń: wahadłowego skręcania i obciążenia złożonego, w tym przypadku rozciągania ze skręcaniem. Badano wpływ zmian położenia osi głównych w trakcie próby uzyskiwaną na trwałość zmęczeniową. Otrzymane wyniki dają podstawę do przyjęcia tezy, że stopień nieproporcjonalności zależy nie tylko od modułów obracających się naprężeń, ale jest zależny także od odległości kątowej, w jakiej wektor naprężenia działa w stosunku do płaszczyzny krytycznej.

Słowa kluczowe

EN

multiaxial fatigue criteria; nonproportional loading; loading nonproportionality measure

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Mechaniki Teoretycznej i Stosowanej
• Czasopismo: Journal of Theoretical and Applied Mechanics
• Rocznik: 2007
• Tom: Vol. 45 nr 2
• Strony: 337--348
• Opis fizyczny: Bibliogr. 24 poz., rys.

Twórcy

autor

Skibicki D.

• Faculty of Mechanical Engineering, University of Technology and Agriculture in Bydgoszcz,

Bibliografia

• 1. Bonacuse P.J., Kalluri S., 2001, Axial and torsional load-type sequencing in cumulative fatigue: low amplitude followed by high amplitude loading, Proc. Sixth International Conference on Biaxial/Multiaxial Fatigue and Fracture, Instituto Superior Tecnico, 1, 185-194
• 2. Borodii M.V., Strizhalo V.A., 2000, Analysis of the experimental data on a low cycle fatigue under nonproportional straining, International Journal of Fatigue, 22, 275-282
• 3. Chen X., 1996, Low-cycle fatigue under non-proportional loading, Fatigue Fract. Eng. Mater. Struct., 19, 7, 839-854
• 4. Dang Van K., Griveau B., Message O., 1989, On a new multiaxial fatigue limit criterion: theory and applications, Biaxial and Multiaxial Fatigue, Mechanical Engineering Publications, 479-496
• 5. Duprat D., 1997, A model to predict fatigue life of aeronautical structures with out-of-phase multiaxial stress condition, Proc. Fifth International Conference on Biaxial/Multiaxial Fatigue and Fracture, Technical University of Opole, 1, 111-123
• 6. Itoh T., Nakata T., Sakane M., Ohnami M., 1997, Nonproportional low cycle fatigue of 6061 aluminum alloy under 14 strain paths, Proc. Fifth International Conference on Biaxial/Multiaxial Fatigue and Fracture, Technical University of Opole, 1, 173-187
• 7. Kanazawa K., Miller K.J., Brown M.W., 1979, cyclic deformation of 1% Cr-Mo-V steel under out-of-phase loads, Fatigue Fract. Eng. Mater. Struct., 2, 217-222
• 8. Lee B.H., Lee S.B., 1997, A stochastic modeling of multiaxial fatigue life and damage accumulation of sm45c steel, Proc. Fifth International Conference on Biaxial/Multiaxial Fatigue and Fracture, Technical University of Opole, 1, 593-607
• 9. Lee S.B., 1985, A criterion for fully reversed out-of-phase torsion and bending, Biaxial and Multiaxial Fatigue, Mechanical Engineering Publications, 553-568
• 10. Lee Y.L., Chiang J., 1991, Fatigue predictions for components under biaxial reversed loading, Journal of Testing and Evaluation, 19, 359-367
• 11. Łagoda T., Macha E., Będkowski W., 1999, A critical plane approach based on energy concepts: application to biaxial random tension-compression high-cycle fatigue regime, International Journal of Fatigue, 21, 431-443
• 12. Macha M., 1989, Generalization of fatigue fracture criteria for multiaxial sinusoidal loadings in the range of random loadings, Biaxial and Multiaxial Fatigue, Mechanical Engineering Publications, 425-436
• 13. Morel F., 2000, A critical plane approach for life prediction of high cycle fatigue under multiaxial variable amplitude loading, Int. J. Fatigue, 22, 101-119
• 14. Morel F., Ranganathan N., Petit J., Bignonnet A., 1997, A mesoscopic approach for fatigue life prediction under multiaxial loading, Proc. Fifth International Conference on Biaxial/Multiaxial Fatigue and Fracture, Technical University of Opole, 1, 155-172
• 15. Papadopoulos I.V., 1995, A high cycle fatigue criterion applied in biaxial and triaxial out of phase stress condition, Fatigue Fract. Eng. Mater. Struct., 18, 1, 79-91
• 16. Skibicki D., 2004a, A fatigue failure criterion for multiaxial loading with phase shift and mean value, Journal of Theoretical and Applied Mechanics, 42, 2, 295- 314
• 17. Skibicki D., 2004b, Fatigue life and strength criteria based on loading non-proportionality measure, Proc. Seventh International Conference on Biaxial/Multiaxial Fatigue and Fracture, Deutscher Verband fｨur Materialforschung und prufung e.V., 167-172
• 18. Skibicki D., 2006, Multiaxial fatigue life and strength criteria for non-proportional loading, MP Metalprufung, 48, 3, 99-102
• 19. Skibicki D., Sempruch J., 2001, The concept of non-proportional parameter in a complex fatigue load state, Proc. Sixth International Conference on Biaxial/Multiaxial Fatigue and Fracture, Instituto Superior Tecnico, 1, 305-312
• 20. Skibicki D., Sempruch J., 2002, Concept of a non-proportionality parameter in a complex fatigue load state, Journal of Theoretical and Applied Mechanics, 40, 2, 389-400
• 21. Skibicki D., Sempruch J., 2004, Use of a load non-proportionality measure in fatigue under out-of-phase combined bending and torsion, Fatigue Fract. Eng. Mater. Struct., 27, 5, 369-377
• 22. Sonsino C.M., Zenner H., Yousefi-Hashtyani F., Kuppers M., 2004, Present limitations in the assessment of components under multiaxial service loading, Proc. Seventh International Conference on Biaxial/Multiaxial Fatigue and Fracture, Deutscher Verband fur Materialforschung und prufung e.V., 3-16
• 23. Wheelhouse K., Fernando U.S., Eaton D.E., 2001, The effects of non-proportional loading on the torsional fatigue life for a medium carbon steel, Proc. Sixth International Conference on Biaxial/Multiaxial Fatigue and Fracture, Instituto Superior Tecnico, 1, 277-284
• 24. Yousefi-Hashtyani F., 2004, Lifetime assessment under multiaxial random loading – calculations and tests, Proc. Seventh International Conference on Biaxial/ Multiaxial Fatigue and Fracture, Deutscher Verband fur Materialforschung und prufung e.V., 343-348