Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Set-up of a Generalized Dataset for Crack-Closure-Mechanisms of Cast Steel

Horvath Michael, Oberreiter Matthias, Stoschka Michael, Leitner Martin

Journal of Casting & Materials Engineering

|

2021

|

Vol. 5, no. 4

84--88

EN

In components, crack propagation is subjected to crack-closure-mechanisms which affect the build-up of the relevant threshold stress intensity factor range during cyclic loading. As structural parts are exposed to service loads incorporating a variety of load ratios, a significant change of the long-crack threshold value occurs, leading to a severe stress ratio dependency of crack-closure-mechanisms. Thus, an extensive number of crack propagation experiments is required to gain statistically proven fracture mechanical parameters describing the build-up of closure effects as crack growth resistance curves. The article presents a generalized dataset to assess the formation of crack-closure-mechanisms of cast steel G21Mn5+N. Numerous crack propagation experiments utilizing single edge notched bending (SENB) sample geometries are conducted, incorporating alternate to tumescent stress ratios. The statistically derived, generalized crack growth resistance curve features the impact of closure effects on the crack propagation rate in a uniform manner. To extend the dataset to arbitrary load ratios, the long-crack threshold approach according to Newman is invoked. The generalized dataset for the cast steel G21Mn5+N is validated by analytical fracture mechanical calculations for the utilized SENB-sample geometries. Incorporating a modified NASGRO equation, a sound correlation of analytical and experimental crack propagation rates is observed. Moreover, the derived master crack propagation resistance curve is implemented as a user-defined script into a numerical crack growth calculation tool and supports a local, node--based numerical crack propagation study as demonstrated for a representative SENB-sample. Concluding, the derived dataset facilitates the calculation of fatigue life of crack-affected cast steel components subjected to arbitrary stress ratios.

2

Challenges and new areas of development for the spectral method of fatigue life assessment

Böhm M., Kowalski M.

Journal of Machine Construction and Maintenance - Problemy Eksploatacji

|

2018

|

no. 2

29--35

EN

Many computer aided design methods that are being presented in the literature are using advanced fatigue life assessment methods. The problem with the assessment is especially interesting in the moment when the calculations are performed for random loads. In such cases it is common to use one of two calculation methods. The first one is based in the time domain and it uses cycle counting algorithms to assess the damage degree. The second is based in the frequency domain and it uses statistical information to assess the damage degree. Due to the emerging need of industry many fatigue life calculation methods have been developed for both domains. One of these methods is the spectral method for fatigue life assessment. The idea of this method is set in performing calculations in the frequency domain. That means that the operating information are the power spectral density and probability density function of loading amplitudes. Frequency domain fatigue life assessment methods have a young history compared to the time domain methods. Due to this fact many issues which have been solved within the time domain are still an unsolved issue in spectral method. That means that a certain question: why to use spectral method when it has many unsolved issues suddenly emerges. One of the simplest answers to that question is that spectral method is faster, which means that it is more time and money efficient. That was one of the main reasons to perform an analysis of issues that have to be solved, and awaiting challenges of the spectral method. Another question that had to be asked, in regards to the analysis: are there any areas where this method might be the only potentially applicable? The paper is divided into four parts that are taking these questions to further discussion. Some of the presented discussion points might be analyzed in both uniaxial and multiaxial loading condition.

PL

Wiele metod projektowania wspomaganych komputerowo, które są prezentowane w literaturze, wykorzystuje zaawansowane metody oceny zmęczenia konstrukcji. Problem z oceną jest szczególnie interesujący w momencie, gdy obliczenia wykonywane są dla losowych obciążeń. W takich przypadkach często stosuje się jedną z dwóch metod obliczeniowych. Pierwsza opiera się na dziedzinie czasu i wykorzystuje algorytmy zliczania cykli do oceny stopnia uszkodzenia. Druga opiera się na dziedzinie częstotliwości i wykorzystuje informacje statystyczne do oceny stopnia uszkodzenia. Ze względu na pojawiające się potrzeby przemysłu opracowano wiele metod obliczania trwałości zmęczeniowej dla obu dziedzin. Jedną z tych metod jest metoda spektralna oceny trwałości zmęczeniowej. Metoda ta wykorzystuje obliczenia w dziedzinie częstotliwości. Oznacza to, że informacja operacyjna to gęstość widmowa mocy i funkcja gęstości prawdopodobieństwa amplitud obciążenia. Metody oceny trwałości zmęczeniowej w dziedzinie częstotliwości mają młodą historię w porównaniu z metodami w dziedzinie czasu. Z tego powodu wiele problemów, które rozwiązano w dziedzinie czasu, wciąż pozostaje nierozwiązanym problemem w metodzie spektralnej. Oznacza to, że pojawia się pewne pytanie: po co stosuje się metodę spektralną, skoro nadal istnieje tak wiele nierozwiązanych problemów. Jedno z najprostszych odpowiedzi na to pytanie brzmi następująco: metoda spektralna jest szybsza, co oznacza, że jest ona wydajniejsza pod względem czasu i pieniędzy. Był to jeden z głównych powodów do przeprowadzenia analizy zagadnień, które należy rozwiązać, jak również wyzwań stojących przed metodą spektralną. Kolejne pytanie, które należało zadać w odniesieniu do analizy: czy istnieją obszary, w których ta metoda może być jedyną potencjalnie możliwą do zastosowania? Artykuł jest podzielony na cztery części, które stawiają te pytania do dalszej dyskusji.

3

Zastosowanie nowego modelu szacowania trwałości zmęczeniowej do projektowania konstrukcji pracujących w podwyższonych temperaturach

Kurek M., Mrzygłód M., Łagoda T.

Energetyka

|

2016

|

nr 11

678--681

PL

Opisano sposób szacowania trwałości zmęczeniowej próbek cylindrycznych wykonanych ze stali SUS304 w warunkach cyklicznego proporcjonalnego rozciągania-ściskania ze skręcaniem. Badania zmęczeniowe analizowanego materiału przeprowadzono w podwyższonej temperaturze (923K). W artykule przedstawiono porównanie trwałości zmęczeniowej obliczonej wg modelu Carpinteriego oraz modelu własnego. Oba modele bazują na koncepcji płaszczyzny krytycznej. Na przykładzie projektowania zmęczeniowego pokazano, jaki wpływ na kształtowanie się konstrukcji mają analizowane kryteria.

EN

The paper concerns the estimation of fatigue life of cylindrical specimens made of steel SUS304 under cyclic proportional tension-compression and torsion. Fatigue tests were performed at elevated temperature (923 K). The paper presents a comparison of the fatigue life calculated by own model and model of Carpinteri. Both models are based on the concept of the critical plane. In the example of the fatigue design, the impact of examined criteria on the structure shaping is shown.

4

Przegląd modeli korekcyjnych wartości średniej naprężenia dla obciążeń jednoosiowych

Böhm M.

Zeszyty Naukowe. Mechanika / Politechnika Opolska

|

2013

|

z. 102

19-22

EN

The paper presents a review of mean stress compensation models used for the fatigue life assessment. The presented models have been discussed and later on presented on special graphs which show their characteristics.

5

Monitoring of fatigue life of mechatronic elements using spectral method for fatigue life assessment including the mean stress value

Niesłony A., Böhm M.

Pomiary Automatyka Robotyka

|

2012

|

R. 16, nr 12

100-104

EN

The paper presents a proposal of accounting the mean stress value in the process of fatigue life assessment using spectral method in terms of monitoring the fatigue life of mechatronic elements. The existing approaches are being discussed, and some chosen stress models used to take into account the influence of the mean stress value in the process of the determination of fatigue life are being introduced. The authors refer to a broad range of widely used models proposed by Soderberg, Goodman, Morrow, Gerber, and Kwofie. Those models can be used to determine the Power Spectral Density Function (PSDF) of the stress after transformation due to the mean value. Such a transformation is of great importance in fatigue life assessment with spectral method since PSDF is the quantity which defines loading and should also include information about mean stress. Determination of power spectral density of transformed stress allows the use of well-known models used in the spectral method, which in principle does not include the effect of the mean stress on fatigue life.

PL

Praca przedstawia propozycję uwzględniania wartości średniej naprężenia w procesie wyznaczania trwałości zmęczeniowej przy wykorzystaniu metody spektralnej w odniesieniu do monitorowania trwałości zmęczeniowej elementów mechatronicznych. Opisano obecne podejścia oraz przedstawiono część wybranych modeli uwzględnienia wartości średniej naprężenia w procesie obliczania trwałości zmęczeniowej. Autorzy odnoszą się do szerokiej gamy stosowanych modeli zaproponowanych m.in. przez Soderberga, Goodmana, Morrowa, Gerbera oraz Kwofie'go. Te modele mogą zostać wykorzystane w celu wyznaczenia Gęstości Widmowej Mocy (GWM) naprężenia po transformacji ze względu na wartość średnią. Taka transformacja jest bardzo ważna w wyznaczaniu trwałości zmęczeniowej przy użyciu metody spektralnej, ponieważ Funkcja Gęstości Widmowej Mocy (FGWM) jest wielkością, która definiuje obciążenie (przy czym powinna również uwzględniać informacje o wartości średniej). Wyznaczanie Gęstości Widmowej Mocy transformowanego naprężenia pozwala na wykorzystanie znanych modeli uwzględnienia wartości średniej w metodzie spektralnej, która zasadniczo nie obejmuje wpływu wartości średniej naprężenia na trwałość zmęczeniową.

6

Fatigue Tests of Materials under Biaxial Loading, Test Stands and Methodology

Będkowski W.

Zeszyty Naukowe. Mechanika / Politechnika Opolska

|

2005

|

z. 84

9-30

EN

The proposed models of fatigue life assessment under service load must be verified in experiments before their application in practice. Thus, it is necessary to obtain suitable results of numerous fatigue tests carried out for different materials and load types. In the paper two hydraulic fatigue test stands are presented, they are controlled by two-channel digital systems. Specimens subjected to biaxial tension-compression and tension with torsion of any histories can be tested on the stands. The proposed test methods allow to obtain reliable and reproducible results.