Nominal stress-based estimation of fatigue life of welded joints

• Autorzy: Głowacka Karolina , Łagoda Tadeusz

Identyfikatory

DOI

10.17729/ebis.2020.2/6

Warianty tytułu

PL

Szacowanie trwałości zmęczeniowej złączy spawanych na podstawie naprężeń nominalnych

• Konferencja: Naukowo-Techniczna Konferencja Spawalnicza "Spajanie, robotyzacja i automatyzacja w energetyce i konstrukcjach" (XXII ; 19-20 listopada 2020)
• Języki publikacji: EN PL

Abstrakty

EN

The paper presents methods for determining the fatigue life of welded joints with particular emphasis given to typical joints. In addition, the article presents various possible nominal stress-based ways enabling the calculation of stresses, including structural stresses and involving the most complex linear fracture mechanics. The paper also discusses recommendations by the International Institute of Welding related to the determination of the fatigue life of welded joints in flat elements exposed to tension-compression conditions. The work is focused on assessing the fatigue life of welded joints (selected types) in accordance with the guidelines specified in related recommendations issued by the International Institute of Welding and taking into consideration the analysis concerned with the safety of such structures.

PL

Przedstawiono metody wyznaczania trwałości zmęczeniowej złączy spawanych ze szczególnym uwzględnieniem typowych złączy. Podano możliwe sposoby wyznaczania naprężeń uzyskanych na drodze obliczeniowej w złączach spawanych na podstawie naprężeń nominalnych według różnych propozycji, poprzez naprężenia strukturalne, aż po zastosowanie najbardziej skomplikowanej liniowej mechaniki pękania. Na tym tle przedstawiono zalecenia Międzynarodowego Instytutu Spawalnictwa dotyczące wyznaczania trwałości zmęczeniowej złączy spawanych w warunkach rozciągania-ściskania elementów płaskich. Skupiono uwagę na problemie oceny trwałości zmęczeniowej połączeń spawanych wybranych typów złączy zgodnie z wytycznymi zawartymi w zaleceniach Międzynarodowego Instytutu Spawalnictwa oraz analizie bezpieczeństwa takich konstrukcji.

Słowa kluczowe

EN

fatigue service life; welded joint; fracture mechanics; effective stress; nominal-stress

PL

trwałość zmęczeniowa; złącze spawane; mechanika pękania; naprężenie efektywne; naprężenie nominalne

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Górnośląski Instytut Technologiczny
• Czasopismo: Biuletyn Instytutu Spawalnictwa w Gliwicach
• Rocznik: 2020
• Tom: Vol. 64, No. 2
• Strony: 39--44
• Opis fizyczny: Bibliogr. 27 poz., tab.

Twórcy

autor

Głowacka Karolina

• Politechnika Wrocławska, Wydział Mechaniczny

autor

Łagoda Tadeusz

• Politechnika Opolska

Bibliografia

• [1] Fricke W.: Fatigue analysis of welded joints: state of development. Marine Structures, 2003, vol. 16, no. 3, pp .185-200
• [2] Neimitz A.: Mechanika Pękania. PWN, Warszawa, 1998, pp. 434.
• [3] German J.: Podstawy Mechaniki Pękania. Skrypt dla studentów wyższych szkół technicznych, Politechnika Krakowska, Kraków, 2005.
• [4] Niemi E.: Aspects of good design practice for fatigue-loaded welded components. W: Solin J.: Fatigue Design, Esis 16. Mechanical Engineering Publications, London, 1993, pp. 333–351.
• [5] Rather K., Rundalph J.: Fatigue assessment of welded structures: practical aspects for stress analysis and fatigue assessment. Fatigue Fracture Engineering Materials and Structures, 2011, vol. 34, no. 3, pp. 177-204 .
• [6] Martinsson J.: Fatigue assessment of complex welded steel structure. Division of Lightweight Structures Department Aeronautical and Vehicle Engineering Royal Institute of Technology SE-100 44 Stockholm, TRITA-AVE 2005:02, ISBN 91-2783-968-6.
• [7] Susmel L., Tovo R.: On the use of nominal stresses to predict the fatigue strength of welded joints under biaxial cyclic loading. Fatigue Fracture Engineering Materials and Structures, 2004, vol. 27, no. 11, pp. 1005–1024.
• [8] Dang Van K., Bignonnet A., Fayard J. L.: Assessment of welded structures by a structural multiaxial fatigue approach. W: Carpinteri A., de Freitas M., Spagnoli A., Eds.: Biaxial/Multiaxial Fatigue Fracture, Elsevier, 2003, pp. 3–21.
• [9] Niemi E.: Structural stress approach to fatigue analysis of welded components – designer’s guide. IIIW-Doc. XIII-1819-00/XV-1091-01. International Institute of Welding, 2001.
• [10] Niemi E.: Stress determination for fatigue analysis of welded components. Abington, Cambridge, International Institute of Welding, Abington Publishing, 1995.
• [11] Sonsino C. M.: Multiaxial Fatigue of Welded Joints Under In-Phase and Out-of-Phase Local Strain and Stresses. International Journal of Fatigue, 1995, vol. 17, no. 1, pp. 55–70.
• [12] Radaj D., Sonsino C. M.: Fatigue Assessment of Welded Joints by Local Approaches, Abington Publishing, Cambridge, 1998.
• [13] Seeger T.: Stahlbauhandbuch – Band 1, Teil B, Abschnitt „Grundlagen für Betriebsfestigkeitsnachweise”. Stahlbau-Verlagsgesellschaft mbH, Düsseldorf, 1996.
• [14] Neuber H.: Über die Berücksichtigung der Spannungskonzentration bei Festigkeitsberechnungen. Konstruktion, 1968, no. 7, pp. 245–251.
• [15] Lawrence F. W., Mattos R. J., Higashida Y., Burk J. D.: Estimating the fatigue crack initiation life of welds. ASTM STP 648. Fatigue Testing of Weldements, Philadelpia PA, ASTM, 1978, pp. 134–158.
• [16] Xiao Z. G., Yamada K.: A method of determining geometric stress for fatigue strength evaluation of steel welded joint. International Journal of Fatigue, 2004, vol. 26, no. 12, 2004, pp. 1277–1293.
• [17] Eurocode 3: Design of Steel Structures – Part 1–1: General Rules for Buildings. European Committee for Standardisation, Brussels 1992, ENV 1993-1-1.
• [18] Sędek P.: Projektowanie konstrukcji narażonych na zmęczenie w ujęciu normy PN-EN 1993-1-9. Seminarium „Zagadnienia wytrzymałości zmęczeniowej konstrukcji spawanych – projektowanie, wykonawstwo, badania”. Instytut Spawalnictwa, Gliwice, 2007.
• [19] BS 7608:1993 Code of Practice for Fatigue Design and Assessment of Steel Structures, BSI, London, 1993.
• [20] Fatigue Design Recommendations for Steel Structures by Japanese Society of Steel Construction (JSSC), Technical Report No. 32. Tokyo: JSSC; 1995.
• [21] American Association of State Highway and Transportation Officials AASHTO, LRFD Bridge Design Specifications, Second Edition 1998.
• [22] Hobbacher A.: Recomendations for fatigue design of welded joints and components, IIW document XIII-2151-07/XV-1254-07, May 2007.
• [23] Hobbacher A.: Basic philosophy of the new IIW recommendations on fatigue design of welded joints and components. Welding in the World/Le Soudage dans le Monde, 1997, vol. 39, pp. 272–278.
• [24] Hobbacher A.: The new IIW recommendations for fatigue assessment of welded joints and components – A comprehensive code recently updated. International Journal of Fatigue, 2009, vol. 31, no. 1, pp. 50–58.
• [25] Sonsino C. M.: Fatigue Behaviour of Welded Components under Complex Elasto-Plastic Multiaxial Deformations, Eur-Report No. 16024, Luxemburg, 1997.
• [26] Łagoda T.: Lifetime estimation of welded joint. Springer, Berlin, Heidelberg, 2008.
• [27] ASTM E 739-91 (1998) Standard Practice for Statistical Analysis of Linearized Stress-Life (S-N) and Strain Life (ε – N) Fatigue Data. In: Annual Book of ASTM Standards, Vol. 03.01, Philadelphia 1999.

Uwagi

1. Wersja polska artykułu w wydaniu papierowym s. 37-40.

2. Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2020).