Fatigue life assessment with the use of the spectral method for non-Gaussian loading histories with the use of the energy parameter

• Autorzy: Böhm M. , Łagoda T.

Warianty tytułu

PL

Wyznaczanie trwałości zmęczeniowej za pomocą metody spektralnej dla historii obciążeń o charakterze nie-Gaussowskim z wykorzystaniem parametru energetycznego

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The objective of the paper is to calculate fatigue life with the use of the spectral method for 10HNAP steel under non-Gaussian loading conditions with the use energy parameter and non-Gaussian correction. The energy parameter has not yet been used in the frequency domain for fatigue calculations under non-Gaussian loading conditions. Some calculations regarding the energy parameter and spectral method have been performed by Banvilett et al. [1] for the case with non-Gaussian loading but with no non-Gaussian correction. In terms of non-Gaussian correction recently, a paper has been published by Niesłony et al. [20] where the authors are using a correction factor presented by Bracessi et al. [8], and it is used to correct the damage degree of the loading signal. The correction factor used in the calculations has been modified to address the specific description of the Wa-Nf curve. The results for the energy parameter have been compared with results for the stress calculation with spectral method with the use of the Bracessi correction factor.

PL

Celem pracy jest obliczenie trwałości zmęczeniowej za pomocą metody spektralnej dla stali 10HNAP w warunkach obciążeń o charakterze nie-Gaussowskim z parametrem energetycznym i korektą z uwagi na nie-Gaussowość. Parametr energetyczny nie został jeszcze wykorzystany w dziedzinie częstotliwości do obliczeń zmęczeniowych w warunkach obciążenia o charakterze nie-Gaussowskim. Niektóre obliczenia dotyczące parametru energetycznego i metody spektralnej zostały wykonane przez Banviletta i innych [1], dla przypadku z obciążeniem o charakterze nie-Gaussowskim, ale bez korekcji z uwagi na nie-Gaussowość. Pod względem nie-Gaussowskiej korekty ostatnio opublikowano pracę Niesłonego i innych [20], w której autorzy stosują współczynnik korekcyjny przedstawiony przez Bracessiego i innych [8]. Służy on do korekcji stopnia uszkodzenia przebiegu obciążenia. Współczynnik korekcyjny zastosowany w obliczeniach został zmodyfikowany, aby uwzględnić konkretny opis krzywej Wa-Nf. Wyniki dla parametru energetycznego zostały porównane z wynikami obliczeń dla naprężeń za pomocą metody spektralnej z wykorzystaniem współczynnika korekcji Bracessiego i innych.

Słowa kluczowe

EN

spectral method; non-Gaussian loading; fatigue life; energy parameter

PL

metoda spektralna; nie-Gaussowskie obciążenie; trwałość zmęczeniowa; parametr energetyczny

• Wydawca: Wydawnictwo Naukowe Instytutu Technologii Eksploatacji - Państwowego Instytutu Badawczego
• Czasopismo: Journal of Machine Construction and Maintenance - Problemy Eksploatacji
• Rocznik: 2018
• Tom: no. 1
• Strony: 27--31
• Opis fizyczny: Bibliogr. 25 poz., tab., wykr.

Twórcy

autor

Böhm M.

• Opole University of Technology, Faculty of Mechanical Engineering, Poland

autor

Łagoda T.

• Opole University of Technology, Faculty of Mechanical Engineering, Poland

Bibliografia

• 1. Banvillet A., ŁagodaT., MachaE., Niesłony A., Palin-Luc T., Vittori J.-F., Fatigue life under non-Gaussian random loading from various models, International Journal of Fatigue. 26 (2004) 349-363.
• 2. Benasciutti D., Cristofori A., Tovo R., Analogies between spectral methods and multiaxial criteria in fatigue damage evaluation, Probabilistic Engineering Mechanics. 31 (2013) 39-45.
• 3. Benasciutti D., Tovo R., Spectral methods for lifetime prediction under wide-band stationary random processes, International Journal of Fatigue. 27 (2005) 867-877.
• 4. Benasciutti D., Tovo R., Comparison of spectral methods for fatigue analysis of broad-band Gaussian random processes, Probabilistic Engineering Mechanics. 21 (2006) 287-299.
• 5. BenasciuttiD., Tovo R., On fatigue cycle distribution in non-stationary switching loadings with Markov chain structure, Probabilistic Engineering Mechanics. 25 (2010) 406-418.
• 6. Bendat J.S., Random data: analysis and measurement procedures, 4th ed, Wiley, Hoboken, N.J, 2010.
• 7. Böhm M., Niesłony A., Strain-based Multiaxial Fatigue Life Evaluation Using Spectral Method, Procedia Engineering. 101 (2015) 52-60.
• 8. Braccesi C., Cianetti F., Lori G., Pioli D., The frequency domain approach in virtual fatigue estimation of non-linear systems: The problem of non-Gaussian states of stress, International Journal of Fatigue. 31 (2009) 766-775.
• 9. Braccesi C., Cianetti F., Tomassini L., Fast evaluation of stress state spectral moments, International Journal of Mechanical Sciences. 127(2017) 4-9.
• 10. Capponi L., Česnik M., Slavič J., Cianetti F., Boltežar M., Non-stationarity index in vibration fatigue: Theoretical and experimental research, International Journal of Fatigue. 104 (2017) 221-230.
• 11. Dirlik T., Application of computers in fatigue analysis, phd, University of Warwick, 1985.
• 12. Kluger K., Łagoda T., New energy model for fatigue life determination under multiaxial loading with different mean values, International Journal of Fatigue. 66 (2014) 229-245.
• 13. Lachowicz C., Łagoda T., Macha E., Fatigue life of the machine elements of 10HNAP steel under uniaxial random loading, Engn. Mach. Prob. 5 (1995) 139-170.
• 14. Łagoda T., Energy models for fatigue life estimation under uniaxial random loading. Part I: The model elaboration, International Journal of Fatigue. 23(2001) 467-480.
• 15. Mršnik M., Slavič J., Boltežar M., Vibration fatigue using modal decomposition, Mechanical Systems and Signal Processing. 98 (2018) 548-556.
• 16. Niesłony A., Determination of fragments of multiaxial service loading strongly influecing the fatigue of machine components, Mechanical Systems and Signal Processing. 23 (2009) 2712-2721.
• 17. Nieslony A., Böhm M., Application of Spectral Method in Fatigue Life Assessment – Determination of Crack Initiation, J. Theor. Appl. Mech. 50 (2012)819-829.
• 18. Niesłony A., Böhm M., Mean Stress Effect Correction in Frequency-domain Methods for Fatigue Life Assessment, Procedia Engineering. 101 (2015) 347-354.
• 19. Nieslony A., Böhm M., Frequency-domain fatigue life estimation with mean stress correction, Int. J. Fatigue. 91 (2016) 373-381.
• 20. Niesłony A., Böhm M., Łagoda T., Cianetti F., The Use of Spectral Method for Fatigue Life Assessment for Non-Gaussian Random Loads, ActaMechanica et Automatica. 10 (2016).
• 21. Palmieri M., Česnik M., Slavič J., Cianetti F., Boltežar M., Non-Gaussianity and non-stationarity in vibration fatigue, International Journal of Fatigue. 97 (2017) 9-19.
• 22. Shin K., Hammond J.K., Fundamentals of signal processing for sound and vibration engineers, John Wiley & Sons, Chichester, England; Hoboken, NJ, 2008.
• 23. Walat K., Łagoda T., Lifetime of semi-ductile materials through the critical plane approach, International Journal of Fatigue. 67 (2014) 73-77.
• 24. Wolfsteiner P., Sedlmair S., Deriving Gaussian Fatigue Test Spectra from Measured non Gaussian Service Spectra, Procedia Engineering. 101 (2015) 543-551.
• 25. De Eskinazi J., Ishihara K., Volk H., and Warholic T. C., Towards Predicting Relative Belt Edge Endurance With the Finite Element Method. Tire Science and Technology: October 1990, Vol. 18, No. 4, pp. 216-235.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).