Application of the strain energy density parameter for estimation of multiaxial fatigue life of sintered steels with stress concentrators

• Autorzy: Łagoda T. , Sonsino C. M. , Ogonowski P.

Warianty tytułu

PL

Zastosowanie parametru gęstości energii odkształceń do oceny wieloosiowego zmęczenia stali spiekanych z koncentratorami naprężeń

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This paper presents fatigue test results of a Fe-Cu sintered alloy (1.5% Cu) and three types of Fe-Cu-Ni sintered alloys (2% Cu, 2.5% Ni). Fe-Cu-Ni sintered alloys were produced under different compaction pressures and sintering temperatures. Round specimens with fillet notches were subjected to a constant amplitude pure bending, pure torsion and a combined in-phase and out-of-phase ( = 90.) bending with torsion. All results have been described by the criterion of the strain energy density parameter on the critical plane. It was assumed that the fatigue life is influenced by a linear combination of normal and strain energy density parameters with the coefficients that refer to the calculated plane. In particular, it allowed one to compute fatigue lives sufficiently comparable to the experimental ones.

PL

W pracy przedstawiono rezultaty badań zmęczeniowych spieku Fe-Cu o zawartości 1.5% miedzi oraz trzech rodzajów spieku Fe-Cu-Ni o zawartości 2% miedzi i 2.5% niklu. Do badań zastosowano próbki okrągłe z koncentratorami naprężeń w postaci odsadzenia. Zakres badań obejmował stałoampitudowe zginanie, skręcanie oraz kombinacje proporcjonalnego i nieproporcjonalnego zginania ze skręcaniem. Wyniki badań eksperymentalnych zostały opisane przy zastosowaniu kryterium parametru energetycznego, opartego na koncepcji płaszczyzny krytycznej. Trwałość zmęczeniowa została wyznaczona na podstawie liniowej kombinacji parametru gęstości energii odkształceń normalnych oraz stycznych z pewnymi współczynnikami w przyjętej płaszczyźnie krytycznej. W większości przypadków otrzymano zadowalającą zgodność trwałości obliczeniowych z eksperymentalnymi.

Słowa kluczowe

EN

energy models; cyclic loading; fatigue lifetime; sintered steel

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Mechaniki Teoretycznej i Stosowanej
• Czasopismo: Journal of Theoretical and Applied Mechanics
• Rocznik: 2009
• Tom: Vol. 47 nr 1
• Strony: 161--175
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Łagoda T.

autor

Sonsino C. M.

autor

Ogonowski P.

• Opole University of Technology, Opole, Poland,

Bibliografia

• 1. Będkowski W., Macha E., Słowik J., 2004, The fatigue characteristics of material with the controlled strain energy density parameter, The Archive of Mechanical Engineering, LI, 3, 437-452
• 2. Chu C.C., 1984, A three-dimensional model of anisotropic hardening in metals and its application to the analysis of sheet metal formability, J. Mech. Phys. Solids, 32, 3, 197-212
• 3. Grubisic V., Simb¨urger A., 1976, Fatigue under combined out-of-phase multiaxial stresses, Fatigue Testing and Design 2, Proceedings of S.E.E. International Conference 5, London, 27.1-27.8
• 4. Inoue T., Hoshide T., Kakiuchi E., 1996, Fatigue live evaluation of notched components under combined axial-torsional loaing, In: Multiaxial Fatigue and Design, ESIS 21, Pineau A., Cailletaund G., Lindley T.C. (Edit.), MEP, London, 301-313
• 5. Kluger K., Łagoda T., Wojteczek-Laszczak K., 2007, Parametr gęstości energii odkształceń jako rozszerzenie pojęcia energii, XI Krajowa Naukowo-szkoleniowa Konferencja Mechaniki Pękania, Zeszyty Naukowe Politechniki Świętokrzyskiej, Nauki Techniczne – Mechanika, 4, Kielce, 63-65, CD-rom, s.12 [in Polish]
• 6. Łagoda T., Macha E., 1998, Wieloosiowe zmęczenie losowe elementów maszyn i konstrukcji – cz. III, Studia I Monografie, 104, Politechnika Opolska, Opole [in Polish]
• 7. Łagoda T., Ogonowski P., 2005, Criteria of multiaxial random fatigue based on stress, strain and energy parameters of damage in the critical plane, Mat. wiss. u. Werkstofftech, 36, 9, 429-437
• 8. Moftakhar A., Buczynski A., Glinka G., 1995, Calculation of elastoplastic strains and stresses in notches under multiaxial loading, International Journal of Fracture, 70, 357-373
• 9. Molski K., Glinka G., 1981, A method of elastic-plastic stress and strain calculation at a notch root, Material Science and Engng., 50, 93-100
• 10. Mróz Z., 1967, On the description of antisotropic workhardening, J. Appl. Phys. Solids, 15, 163-175
• 11. Neuber H., 1961, Theory of stress concentration shear strained prismatic bodies with arbitrary nonlinear stress-strain law, ASME Journal Applied Mechanics, 28, 544-550
• 12. Ogonowski P., Łagoda T., Achtelik H., 2004, Trwałość zmęczeniowa stali 10HNAP z koncentratorami naprężeń w warunkach proporcjonalnego zginania ze skręcaniem, Problemy Rozwoju Maszyn Roboczych, 24, 75-84 [in Polish]
• 13. Sonsino C.M., 1983, Schwingfestigkeitsverhalten von Sinterstahl unter kombinierten mehrachsigen phasengleichen und phasenverschobenen Beanspruchungszustanden, Bericht Nr. FB-168, Fraunhofer-Institut fur Betriebsfestigkeit LBF, Darmstadt [in German]
• 14. Sonsino C.M., 1993, Zur Bewertung des Schwingfestigkeitsverhaltens von Bauteilen mit Hilfe ortlicher Beanspruchungen, Konstruktion, 45, 25-33 [in German]
• 15. Sonsino C.M., Grubisic V., 1989, Multiaxial fatigue behaviour of sintered steels under combined in and out of phase bending and torsion, In: Biaxial Multiaxial Fatigue, EGF 3, M.W. Brown and K.J. Miller (Edit.), Mechanical Engineering Publications, London, 335-353
• 16. Susmel L., 2004, A unifying approach to estimate the high-cycle fatigue strength of notched components subjected to both uniaxial and multiaxial cyclic loadings, Fatigue Fract. Engng. Mater. Struct., 27, 391-411
• 17. Ye D., Matsuoka S., Suzuki N., Maeda Y., 2004, Further investigation of Neuber’s rule and the equivalent strain energy density (ESD) method, Int. J. Fatigue, 26, 447-455