Wyniki wyszukiwania - BazTech

Ograniczanie wyników

Znaleziono wyników: 2

Liczba wyników na stronie

Wyniki wyszukiwania

Wyszukiwano:
w słowach kluczowych: analiza wzrostu pęknięć

Sortuj według:

Ogranicz wyniki do:

Fatigue growth analysis of multiple coplanar crack using real and substitute crack contour

Grabowski P., Jankowiak A.

Zeszyty Naukowe Instytutu Pojazdów / Politechnika Warszawska

2017

z. 4/113

51--62

Structural components of construction machinery often contain cracks or crack-like defects initiated at notches under service cycling loading. The notches most exposed to the fatigue degradation process are often welded joints. It is caused by the fact that those joints usually contain initial imperfections (e.g. internal flaws and defects), which may start to grow during the machine’s operation. In many types of machines, those cracks can decide on the process of material destruction and overall operating time. In order to determine the time spent on the stable fatigue growth of such cracks, the crack growth analysis needs to be carried out. The results of such analyses may be very helpful in estimating overall fatigue durability of welded structures. Because of imperfections occurring during a manufacturing process, welded joints are often the locations where multiple cracks may be observed, which means more than one crack growing in one plane. In most cases, for fatigue growth analyses of such cracks, commonly used are the procedures that suggest to replace real crack contours with one substitute contour. Those substitute contours are usually regular shapes (circular, elliptical) that cover the whole considered group of cracks or the major part of their real total area. Furthermore, using such type of a substitute contour allows you to analyze a single crack growth with available methods (e.g. well-known analytical solutions). However, this approach can result in conservative fatigue life assessments. In some cases the level of above mentioned conservatism is very hard to determine, which may result in overdesigning of particular components of the structure (either its dimensions or total weight of the structure), which often is unacceptable from economical point of view. The paper presents selected cases of fatigue growth analyses of multiple cracks, with the usage of method that requires substituting group of cracks with idealized single contour. Some variations of substitute contours are considered. The results are compared to the ones obtained during analyzes of real crack contours. During the assessments of substitute cracks also an attempt to estimate the level of conservatism was taken. The analyses were done for cracks undergoing tensile loading (Mode I) with uniform stress distribution.

Elementy konstrukcji nośnych maszyn roboczych często zawierają pęknięcia lub szczelinopodobne wady inicjujące się w węzłach konstrukcyjnych (karbach) pod działaniem obciążeń eksploatacyjnych. Najbardziej narażone na degradację zmęczeniową węzły konstrukcji nośnych to z reguły połączenia spawane. Jest to spowodowane faktem, że zawierają one po-technologiczne niedoskonałości (wady, niezgodności spawalnicze), które mogą się powiększać w trakcie eksploatacji maszyny. W wielu przypadkach może to decydować o zniszczeniu materiału i całkowitej trwałości elementu. Aby wyznaczyć czas stabilnego wzrostu takich wad, musi być przeprowadzona analiza wzrostu pęknięcia. Wyniki takiej analizy są istotne dla oszacowania całkowitej trwałości zmęczeniowej spawanych konstrukcji nośnych. Niedoskonałości procesów wytwarzania sprzyjają występowaniu wielokrotnych, (czyli więcej niż jednej w tej samej płaszczyźnie) wad czy pęknięć w połączeniach spawanych. Zazwyczaj w takich sytuacjach, przy analizie wzrostu pęknięć zmęczeniowych, stosuje się procedury zastępowania grupy rzeczywistych pęknięć pojedynczą szczeliną zastępczą. Te zastępcze kontury szczelin mają zazwyczaj regularny kształt (kołowy, eliptyczny), który obejmuje całą grupę pęknięć lub zasadniczą część ich sumarycznego pola powierzchni. Zastosowanie szczeliny zastępczej o wyidealizowanym kształcie pozwala na analizę wzrostu pęknięcia z wykorzystaniem dostępnych metod (np. znanych rozwiązań analitycznych). Podejście takie może jednakże prowadzić do istotnego niedoszacowania trwałości zmęczeniowej. W wielu przypadkach poziom tego konserwatyzmu jest niezwykle trudny do określenia, co może skutkować np. przewymiarowaniem elementów konstrukcji nośnej (zarówno w ujęciu wymiarowym, jak i masowym), co najczęściej jest nie do przyjęcia z ekonomicznego punktu widzenia. W pracy przedstawiono wybrane przypadki analiz wzrostu wielokrotnych pęknięć zmęczeniowych, wykonanych metodą zastąpienia pary współpłaszczyznowych pęknięć wyidealizowaną szczeliną zastępczą. Rozpatrzono kilka szczelin zastępczych o różnych kształtach. Wyniki porównano do wyników analizy wzrostu dwóch rzeczywistych pęknięć. W ramach analiz wzrostu dla szczelin o kształtach zastępczych podjęto próbę oszacowania skali konserwatyzmu takiego oszacowania. Analizy przeprowadzono dla pęknięć poddanych działaniu rozciągania przy równomiernym rozkładzie naprężeń (Mode I).

Preliminary evaluation of possibility of coplanar multiple cracks growth modelling with usage of two-dimensional weight function

Grabowski P., Jankowiak A.

Zeszyty Naukowe Instytutu Pojazdów / Politechnika Warszawska

2016

z. 4/108

129--146

Structural components of construction machinery are subjected to fatigue degradation, caused mainly by operating conditions. The most sensitive to the phenomenon are welded joints of the structure, where cracks can often initiate. They might be decisive for whole structure’s fatigue resource, so modeling those basing on real operational loading should be considered as an essential part of whole machine’s fatigue resource assessment. In such welded joints may occur more than one two-dimensional crack in a planar section (initiated and propagating of internal flaws after welding process). This paper tries to give the preliminary answer the question about possibility to apply two-dimensional weight function (WF2D) for calculation of stress intensity factors’ values for multiple, coplanar cracks and to model their growth.

Konstrukcje nośne maszyn roboczych, z uwagi na warunki eksploatacji, są narażone na degradację zmęczeniową. Szczególnie wrażliwe na nią są węzły spawane występujące w połączeniach poszczególnych elementów, gdzie często inicjują się pęknięcia zmęczeniowe. To one w dużej mierze decydują o trwałości zmęczeniowej węzłów konstrukcyjnych, a zatem modelowanie ich wzrostu w oparciu o rzeczywiste obciążenia eksploatacyjne stanowi istotny element oceny zasobu eksploatacyjnego maszyny. W rzeczywistych spawanych węzłach konstrukcyjnych, w jednej płaszczyźnie przekroju może występować więcej niż jedno pęknięcie dwuwymiarowe (zainicjowanie pęknięć i ich propagacja może nastąpić np. z występujących w tej płaszczyźnie niezgodności spawalniczych). Niniejsze opracowanie stanowi próbę sprawdzenia możliwości zastosowania metody dwuwymiarowej funkcji wagowej (WF2D) do wyznaczania współczynników intensywności naprężeń dla współpłaszczyznowych pęknięć wielokrotnych i modelowania ich wzrostu.