Integral fatigue criteria evaluation for life estimation under uniaxial combined proportional and non-proportional loadings

• Autorzy: Skibicki D. , Pejkowski Ł.

Warianty tytułu

PL

Ocena zmęczeniowych kryteriów całkowych w zakresie szacowania trwałości w warunkach obciążeń jednoosiowych, złożonych proporcjonalnych i nieproporcjonalnych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper presents a review and verification of integral fatigue criteria. The review signals the key assumptions and criteria structure elements. The verification has been developed drawing on the experimental data reported in literature containing fatigue life for uniaxial, combined proportional and non-proportional loads. The verification involves a comparison of computational fatigue life with the experimental one. To determine the quality of the results generated, statistical parameters were used. As a result of the analysis the best and the worst criteria were pointed to.

PL

Celem niniejszej pracy jest ocena możliwości szacowania trwałości zmęczeniowej za pomocą całkowych kryteriów zmęczeniowych. Podejście całkowe bazuje na założeniu, że dla prawidłowej oceny zachowań zmęczeniowych konieczne jest zsumowanie (scałkowanie) wartości parametru zniszczenia na wszystkich płaszczyznach przechodzących przez rozpatrywany punkt materiału. Analizę przeprowadzono dla trzech najczęściej spotykanych kryteriów całkowych: kryterium Zennera i dwóch kryteriów Papadopoulosa. Uzyskane wyniki porównano z kryterium zmęczeniowym McDiarmida, bazującym na konkurencyjnym w stosunku do całkowego podejściu płaszczyzny krytycznej, oraz powszechnie stosowanym w wielu obszarach wytrzymałości materiałów kryterium Hubera-Misesa-Hencky’ego.

Słowa kluczowe

EN

multiaxial fatigue; fatigue life; fatigue criteria; integral approach

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Mechaniki Teoretycznej i Stosowanej
• Czasopismo: Journal of Theoretical and Applied Mechanics
• Rocznik: 2012
• Tom: Vol. 50 nr 4
• Strony: 1073--1086
• Opis fizyczny: Bibliogr. 26 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Skibicki D.

autor

Pejkowski Ł.

• University of Technology and Life Sciences in Bydgoszczy, Faculty of Mechanical Engineering, Bydgoszcz, Poland,

Bibliografia

• 1. Ellyin F., Gołoś K., Xia Z., 1991, In-phase and out-of-phase multiaxial fatigue, Transactions of the ASME, 113, 112-118
• 2. Garud Y.S., 1981, Multiaxial fatigue: a survey of the state of the art, Journal of Testing and Evaluation, 9, 165-178
• 3. Karolczuk A., Macha E., 2005, A review of critical plane orientations in multiaxial fatigue failure criteria of metallic materials, International Journal of Fatigue, 134, 267-304
• 4. 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, 429-437
• 5. Macha E., Sonsino M., 1999, Energy criteria of multiaxial fatigue failure, Fatigue and Fracture of Engineering Materials and Structures, 22, 1053-1070
• 6. Mamiya E.N., Castro F.C., Algarte R.D., Ara’ujo J.A., 2011, Multiaxial fatigue life estimation based on a piecewise ruled S-N surface, International Journal of Fatigue, 33, 529-540
• 7. McDiarmid D.L., 1992, Multiaxial fatigue life prediction using a shear stress based critical plane failure criterion, Fatigue Design, 1, Technical Research Center of Finland, 21-33
• 8. McDiarmid D.L., 1987, Fatigue under out-of-phase bending and torsion, Fatigue and Fracture of Engineering Materials and Structures, 9, 457-475
• 9. Niesłony A., Sonsino C.M., 2008, Comparison of some selected multiaxial fatigue assessment criteria, LBF Report No. FB-234
• 10. Nisihara T., Kawamoto M., 1945, The strength of metals under combined bending and twisting with phase difference, Memoirs of the College of Engineering, Kyoto Imperial University, XI, 85-112
• 11. Papadopoulos I.V., 1994, A new criterion of fatigue strength for out-of-phase bending and torsion of hard metals, Fatigue, 16, 377-384
• 12. Papadopoulos I.V., 2001, Long life fatigue under multiaxial loading, International Journal of Fatigue, 23, 839-849
• 13. Papadopoulos I.V., Davoli P., Gorla C., Filippini M., Bernasconi A., 1997, A comparative study of multiaxial high-cycle fatigue criteria for metals, International Journal of Fatigue, 19, 219-235
• 14. Skibicki D., Sempruch J., Pejkowski Ł., 2012, Badania trwałości stali X2CrNiMo17-12-2 dla obciążeń jednoosiowych, proporcjonalnych i nieproporcjonalnych w stanie dostawy i wyżarzonym, Materiały XIV Sympozjum Zmęczenie i Mechanika Pękania, Wydawnictwo Uczelniane Uniwersytetu Technologiczno-Przyrodniczego w Bydgoszczy
• 15. Socie D.F., 1987, Multiaxial fatigue damage models, Journal of Engineering Materials and Technology, 109, 293-298
• 16. Socie D.F., Marquis G.B., 2000, Multiaxial Fatigue, Society of Automotive Engineers, Warrendale
• 17. Stephens R.I., Fatemi A., Stephens R.R., Fuchs H.O., 2001, Metal Fatigue in Engineering, Wiley-IEEE
• 18. Verreman Y., Guo H., 2007 High-cycle fatigue mechanisms in 1045 steel under non-proportional axial-torsional loading, Fatigue and Fracture of Engineering Materials and Structures, 30, 932-946
• 19. Walat K., Kurek M., Ogonowski P., Łagoda T., 2012, The multiaxial random fatigue criteria based on strain and energy damage parameters on the critical plane for the low-cycle range, International Journal of Fatigue, 37, 100-111
• 20. Walat K., Łagoda T., 2011, Trwałość zmęczeniowa elementów maszyn w płaszczyźnie krytycznej wyznaczonej przez ekstremum kowariancji naprężeń, Oficyna wydawnicza Politechniki Opolskiej, 99-104
• 21. Wang Y.-Y., Yao W.-X., 2004, Evaluation and comparison of several multiaxial fatigue criteria, International Journal of Fatigue, 26, 17-25
• 22. Weber B., Ngargueudedjim K., Fotsing B., Rober J.L., 2004, On the efficiency of the integral approach in multiaxial fatigue, Proceedings of the Seventh International Conference on Biaxial/Multiaxial Fatigue and Fracture, Deutscher Verband f¨ur Materialforschung und -pr¨ufung e.V., Berlin, 279-284
• 23. You B.R., Lee S.B., 1996, A critical review on multiaxial fatigue assessments of metals, International Journal of Fatigue, 18, 235-244
• 24. Zenner H., 1983, Neue Vorschl¨age zur Berechnung der Dauerschwingfestigkeit bei mehrachsiger Beanspruchung, Konstruktion, 3, 313-318
• 25. Zenner H., Richter I., 1977, Eine Festigkeitshypothese f¨ur die Dauerfestigkeit bei beliebigen Beanspruchungskombinationen, Konstruktion, 29, 11-18
• 26. Zenner H., Simb¨urger A., Liu J., 2000, On the fatigue limit of ductile metals under complex multiaxial loading, International Journal of Fatigue, 2, 137-145