Material orthotropy in analysis of fatigue safety under stochastic loads

• Autorzy: Kolenda J.

Warianty tytułu

PL

Ortotropia materiału w analizie bezpieczeństwa zmęczeniowego przy obciążeniach stochastycznych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper deals with fatigue safety of structural elements made of orthotropic metallic materials and subjected to non-zero mean stochastic loads. Multiaxial stationary stress is considered under assumption that the power spectral densities of its components at a given point of the element are known. A reduced stress, equivalent to the original stress in terms of fatigue performance of the material, is determined. For this purpose the distortion energy strength theory and the theory of energy transformation systems are applied. Hereby physical parameters of the material associated with the stress components acting on the plane perpendicular to the orthotropy axis and those associated with the remaining stress components are taken into account. As a result, the formula for expected value of the fatigue safety factor in such a case is derived.

PL

Artykuł dotyczy bezpieczeństwa zmęczeniowego elementów konstrukcyjnych wykonanych z ortotropowych metalicznych materiałów i poddanych obciążeniom stochastycznym o niezerowych wartościach średnich. Rozpatrywany jest wieloosiowy stan naprężenia przy założeniu, że znane są gęstości widmowe mocy składowych stanu naprężenia w danym punkcie elementu. Zdefiniowano naprężenie zredukowane, równoważne oryginalnemu naprężeniu w sensie wytrzymałości zmęczeniowej materiału. W tym celu wykorzystano hipotezę energii odkształcenia postaciowego i teorię systemów transformujących energię. Uwzględniono przy tym fizyczne parametry materiału odnoszące się do naprężeń działających na płaszczyźnie prostopadłej do osi ortotropowej symetrii materiału oraz parametry odnoszące się do pozostałych składowych stanu naprężenia. Wyprowadzono wzór na wartość oczekiwaną współczynnika bezpieczeństwa zmęczeniowego w takim przypadku.

Słowa kluczowe

EN

fatigue safety; stochastic loads; orthotropic materials

PL

bezpieczeństwo zmęczeniowe; obciążenia stochastyczne; materiały ortotropowe

• Wydawca: Akademia Marynarki Wojennej im. Bohaterów Westerplatte
• Czasopismo: Zeszyty Naukowe Akademii Marynarki Wojennej
• Rocznik: 2012
• Tom: R. 53 nr 4 (191)
• Strony: 83--92
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Kolenda J.

• Akademia Marynarki Wojennej

Bibliografia

• [1] Blake A. (ed.), Handbook of mechanics, materials and structures, J. Wiley & Sons, New York 1985.
• [2] Cempel C., Theory of energy transformation systems and their application in diagnostics of operating systems, ‘Applied Math. and Computer Sciences’,1993, 2, pp. 533–548.
• [3] Jakubowicz A., Orłoś Z., Strength of materials (in Polish), WNT, Warszawa 1984.
• [4] Kocańda S., Szala J., Fundamentals of fatigue calculations (in Polish), PWN, Warszawa 1997.
• [5] Kolenda J., On fatigue safety of metallic elements under static and dynamic loads, 2nd edition, Naval Academy Publishers, Gdynia 2006.
• [6] Kolenda J., On the determination of maps of fatigue safety under multiaxial stochastic loads, ‘Biuletyn’ WAT, 2011, Vol. LX, 2, pp. 187–194.
• [7] Lubahn J. D., Felgar R. P., Plasticity and creep of metals, J. Wiley & Sons, New York — London 1961.
• [8] Macha E., Sonsino C. M., Energy criteria of multiaxial fatigue failure, ‘Fatigue Fract. Engng Mater. Struct.’, 1999, 22, pp. 1053–1070.
• [9] Pacut A., Probability, Theory, Probabilistic modelling in technology (in Polish), WNT, Warszawa 1985.
• [10] Pitoiset X., Preumont A., Spectral methods for multiaxial random fatigue analysis of metallic structures, ‘Int. J. Fatigue’, 2000, 22, pp. 541–550.
• [11] Preumont A., Vibrations alèatoires et analyse spectrale, Presses Polytechniques et Universitaires Romandes, CH-1015, Lausanne 1990.