Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Experimental study of the impact of chamfer and fillet in the frontal edge of adherends on the fatigue properties of adhesive joints subjected to peel

Kubit Andrzej, Zielecki Władysław, Kaščák Ľuboš, Szawara Paulina

Technologia i Automatyzacja Montażu

|

2023

|

nr 1

23--29

EN

The paper presents the influence of simple structural modifications of the adherend on the fatigue properties of adhesive joints subjected to peel. The considered modifications consisted in making a chamfer and fillet on the front edge of the adherend. The purpose of such modifications was to locally increase the thickness of the adhesive layer in the area of stress concentration. Fatigue strength tests were carried out using an electrodynamic shaker at the resonant frequency of the flexible adherend. On the basis of fatigue strength tests carried out at the limited number of cycles equal to 2×106, it was shown that a local increase in the thickness of the adhesive layer in the front part of the joint allows a significant increase in the joint's fatigue lifetime and fatigue strength. The greatest effect was shown for the variant with the fillet R2. In this case, an increase in fatigue strength of 33.1% compared to the base variant was demonstrated. For the fatigue stress level of 20.25 MPa, an increase in fatigue lifetime of 337.7% was also demonstrated. Based on the conducted research, it was shown that the reason for the improvement of the fatigue properties of the joints due to the local increase in the thickness of the adhesive layer is the phenomenon of energy absorption in the frontal area of the joint. Absorption of energy that inhibits the process of fatigue results from, among others, local flexibility of the joint, as well as nucleation of cracks in the locally increased volume of the adhesive.

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań określających wpływ modyfikacji konstrukcyjnych elementu klejonego na właściwości zmęczeniowe połączeń klejowych poddanych oddzieraniu. Rozważane modyfikacje polegały na wykonaniu fazy oraz promienia na czołowej krawędzi elementu klejonego. Celem takich modyfikacji było miejscowe zwiększenie grubości warstwy kleju w obszarze koncentracji naprężeń. Badania wytrzymałości zmęczeniowej przeprowadzono za pomocą wzbudnika elektrodynamicznego przy częstotliwości rezonansowej klejonej płytki. Na podstawie badań wytrzymałości zmęczeniowej przeprowadzonych przy granicznej liczbie cykli równej 2×106 wykazano, że lokalny wzrost grubości warstwy kleju w czołowej części złącza pozwala na znaczny wzrost trwałości zmęczeniowej oraz wytrzymałości zmęczeniowej. Najkorzystniejszy efekt wykazano dla wariantu z promieniem R2. W tym przypadku wykazano wzrost wytrzymałości zmęczeniowej o 33,1% w stosunku do wariantu bazowego. Dla poziomu naprężenia zmęczeniowego 20,25 MPa wykazano również wzrost trwałości zmęczeniowej o 337,7%. Na podstawie przeprowadzonych badań wykazano, że przyczyną poprawy właściwości zmęczeniowych połączeń na skutek lokalnego zwiększenia grubości warstwy kleju jest zjawisko pochłaniania energii w obszarze czołowym złącza. Absorpcja energii hamująca proces zmęczenia wynika m.in. z miejscowego uelastycznienia złącza, jak również zarodkowania pęknięć w lokalnie zwiększonej objętości kleju.

2

Experimental fatigue strength determination of damaged aircraft engine blades

Masłyk M., Obrocki W., Setkowicz A., Sieniawski J.

Advances in Manufacturing Science and Technology

|

2016

|

Vol. 40, nr 4

55--65

EN

Paper presents methodology and test results for experimental fatigue strength determination of damaged aircraft engine blades. Research was performed using turboprop TWD-10B/PZL-10S compressor blades. High cycle fatigue test stand was described. Fatigue strength of damaged blade was determined for different damage size. Fatigue strength comparison of damaged and undamaged blades is a result of presented work.

PL

W pracy opracowano metodykę i prowadzono badania wytrzymałości zmęczeniowej uszkodzonych łopatek silnika lotniczego. W badaniach zastosowano łopatki sprężarki silnika TWD-10B/PZL-10S. Scharakteryzowano stanowisko badawcze do określania wytrzymałości zmęczeniowej dla dużej liczby cykli. Wytrzymałość zmęczeniową łopatek uszkodzonych ustalono dla modelowych ich uszkodzeń o różnych rozmiarach wykonanych na tej samej wysokości pióra łopatki. Przeprowadzono analizy wyników badań – porównano wytrzymałość zmęczeniową łopatek uszkodzonych oraz nowych łopatek nieuszkodzonych.

3

Transformation of the S-N curves for AL 2024 alloy

Kłysz S.

Journal of KONBiN

|

2014

|

No. 4 (32)

19--36

EN

The article compared the results of high cycle fatigue tests in samples of aluminum alloy 2024-T4, which is used in aircraft construction, especially for highly loaded structural elements, including for plating and fuselage frames and girders rotor blades of helicopters - with results available in the literature. The tests were performed on cylindrical samples, of a parallel and perpendicular orientation relative to the "direction of embodiment" or the rolling direction of the blank sheet metal with a coefficient of asymmetry cycle R = -1. Material for the study was collected from the production line design elements PZL-130 Orlik TC-II. There have been a description of the analytical results in the form of Morrow equations. The results were referred to the respective curves contained in a database of material U.S. Department of Transportation Federal Aviation Administration. There have been a presentation the transformation method of S-N curves for different stress ratio R, stress concentration factors Kt and safety factors βN and βσ.

PL

W artykule porównano wyniki badań wysokocyklowego (HCF) zmęczenia w próbkach ze stopu aluminium 2024-T4, który jest stosowany w konstrukcjach lotniczych, głównie na silnie obciążone elementy konstrukcji, m.in. na poszycie i wręgi kadłuba samolotu oraz dźwigary łopat wirników śmigłowców – z wynikami dostępnymi w literaturze. Badania przeprowadzono na próbkach cylindrycznych, o orientacji równoległej i prostopadłej względem „kierunku wykonania” półfabrykatu lub kierunku walcowania arkusza blachy przy współczynniku asymetrii cyklu R = -1. Materiał do badań pobrano z linii produkcyjnej elementów konstrukcji samolotu PZL-130 Orlik TC-II. Dokonano opisu analitycznego wyników w postaci równań Morrowa. Uzyskane wyniki odniesiono do odpowiednich krzywych zamieszczonych w bazie danych materiałowych U.S. Department of Transportation Federal Aviation Administration. Przedstawiono metodę transformacji krzywych S-N dla różnych współczynników asymetrii cyklu R, współczynników koncentracji naprężeń Kt i współczynników bezpieczeństwa βN i βσ.

4

Influence of High Pressure and High Temperature Hydrogen on Fracture Toughness of Ni-Containing Steels and Alloys

Balitskii A., Ivaskevich L., Mochulskyi V., Eliasz J., Skolozdra O

Archive of Mechanical Engineering

|

2014

|

Vol. LXI, nr 1

129--138

EN

The effect of hydrogen on short-term strength, low-cycle durability and planestress fracture toughness of 10Cr15Ni27 steel, 04Cr16Ni56 and 05Cr19Ni55 alloys at pressure up to 35 MPa and temperature 293. . . 773 K was investigated. The modes of hydrogen action for which the elongation , reduction of area , low-cycle durability N and crack resistance parameters Kc of alloys are minimal were established: hydrogen pressure above 10 MPa (non-hydrogenated specimens of 04Cr16Ni56 alloy) and above 15 MPa (hydrogenated specimens of 10Cr15Ni27 steel and 05Cr19Ni55 alloy, hydrogen concentration 15 and 19 wppm, respectively).

PL

W ramach przeprowadzonych badan określono wpływ wodoru na krótkotrwałą wytrzymałość i płasko-naprężeniową ciągliwość stali 10Cr15Ni27 oraz stopów niklu 04Cr16Ni56, 05Cr19Ni55 przy wielkościach ciśnienia do 35 MPa i zakresie temperatury od 293 do 773 K. Wpływ wodoru wysokiego ciśnienia powoduje, że wydłużenie, plastyczność, wytrzymałość nisko cyklowa N i parametr odporności na pękanie Kc przyjmują minimalne wartości dla próbek stopu 04Cr16Ni56 przy ciśnieniu wynoszącym 10 MPa, natomiast dla nasyconych wodorem próbek stali 10Cr15Ni27 i stopu 05Cr19Ni55 minimum wartości tych parametrów występuje przy ciśnieniu 15 MPa, dla koncentracji wodoru wynoszącej odpowiednio 15 i 19 wppm.

5

Problemy eksploatacyjne osiowych sprężarek reakcyjnych stacjonarnych silników turbinowych dużych mocy

Mazur Z., Hernandez-Rossette A.

Eksploatacja i Niezawodność

|

2011

|

nr 3

70-76

PL

W sprężarce turbiny gazowej o mocy 69 MW, pracującej w cyklu kombinowanym wystąpiły uszkodzenia łopatek po czterech latach eksploatacji od ostatniego remontu głównego. Zarejestrowano trzy przypadki uszkodzeń w krótkim odstępie czasu, które spowodowały potrzebę zatrzymania i remontu turbiny. Badania wzrokowe przeprowadzone po każdym stwierdzeniu uszkodzeń, ujawniły pęknięcia w łopatkach niektórych stopni palisad kierowniczych zlokalizowane w piórach łopatek. Pęknięcia zaczynały sie w stopach łopatek spawanych do bandaża zewnętrznego palisad kierowniczych. Znaczna liczba łopatek kierowniczych i wirnikowych miała również uszkodzenia spowodowane przez obce ciała, przytarcia i były pogięte. Przeprowadzono badania i analizę uszkodzeń sprężarki włączając w to badania metalograficzne pękniętych łopatek, analizę parametrów operacyjnych turbiny, analizę historii zarejestrowanych przypadków uszkodzeń i analizę inicjacji i propagacji pęknięć. W niniejszym artykule opisuje sie badania uszkodzeń palisad łopatkowych sprężarki, które doprowadziły do konkluzji końcowej, ze pęknięcia łopatek palisad kierowniczych były rezultatem zmęczenia wysokocyklicznego materiału łopatek, spowodowanego przez oderwania wirow w czasie uruchomienia turbiny, przyspieszone przez korozje wywołaną chłodzeniem mieszankowym. Uszkodzenia ułatwiła znaczna kruchość materiału łopatek sprężarki. Zostały sformułowane zalecenia, aby uniknąć podobnych uszkodzeń łopatek sprężarki w przyszłości.

EN

A compressor blade failure was experienced at the 69 MW gas turbine of a combined cycle (C.C.) unit after four years operation since the last overhaul. Three unit failure events occurred at small periods, which caused forced outage. Visual examination carried out after the failure events indicated that the compressor vanes (diaphragms) had cracks in their airfoils initiating at blade tenons welded to the diaphragm outer shroud at some stages. Also, many stationary vanes and moving blades showed foreign object damage (FOD), rubbing and bending. A compressor failure evaluation was completed including cracked vane metallographic analysis, unit operation parameter analysis, history-of-events analysis, and crack initiation and propagation analysis. This paper provides an overview of the compressor failure investigation, which led to identification of the vane high cycle fatigue (HCF) failure mechanism generated by rotating stall during unit startups, highly accelerated by corrosion generated by the fogging system and influenced by high stationary vane and moving blade brittleness as the primary contribution to the observed failure. They are provided recommendations to avoid similar failure of the compressor blades in the future.

6

Effect of shot peening and NiAl coating on fatigue limit of Mg-Al-Zn-Mn alloy

Mrva P., Kottfe D., Kaczmarek Ł.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2011

|

Vol. 56, iss. 3

743-748

EN

The paper deals with an influence of cylic load on fatigue limit of the Mg-Al-Zn-Mn alloy without or with the NiAl coating. The fatigue limit was determined for the following three types of specimens of the Mg-Al-Zn-Mn alloy: (1) fine-turned specimens; (2) fine-turned specimens with an application of the shot peening process; (3) fine-turned and shot-peened specimens with the NiAl coating deposited by the thermal spraying technique. A standard measurement of the fatigue limit was used for the analytical determination of the Wohler curves (S-N curves). The Wohler curves for the specimens (1) and (3) were in agreement with those presented in literature. The specimens (2) exhibited a lower value of the fatigue limit compared with that of the specimens (1), although the increase of the fatigue limit of the specimens (2) was expected due to the presence of the application of the shot peening process. An analysis of reasons of the decrease of the fatigue limit of the specimens (2) is presented.

PL

W niniejszym artykule przedstawiono wyniki badań obciążenia cyklicznego na wytrzymałość zmęczeniową na zginanie stopu Mg-Al-Zn-Mn bez lub z naniesioną powłoką NiAl. Badaniu poddano trzy typy próbek wykonanych ze stopu Mg-Al-Zn-Mn: (1) próbki bez modyfikacji powierzchniowej; (2) próbki poddane procesowi śrutowania; (3) próbki poddane procesowi śrutowania wraz z późniejszym naniesieniem powłoki NiAl metodą natryskiwania cieplnego. Uzyskane wyniki zobrazowane na krzywych Wohler'a dla próbek grupy (1) i (3) są zgodne z danymi zawartymi w literaturze. W przypadku natomiast próbek grupy (2) mimo, iż zostały poddane śrutowaniu charakteryzują się niższą wytrzymałością zmęczeniową w porównaniu do próbek nie poddanych modyfikacji powierzchniowej - grupa (1). W niniejszym artykule podjęto również próbę wyjaśnienia obniżenia się właściwości zmęczeniowych próbek poddanych śrutowaniu.

7

Comparison of some selected multiaxial fatigue failure criteria dedicated for spectral method

Niesłony A.

Journal of Theoretical and Applied Mechanics

|

2010

|

Vol. 48 nr 1

233-254

EN

The paper presents the procedure of estimation of fatigue life in the high- cycle fatigue regime under a multiaxial random loading using the spectral method. The procedure consists of application of the power spectral density function of the equivalent stress in the fatigue life assessment together with the known spectral method developed for the uniaxial stress state. The model proposed by Miles and Dirlik was presented as an example. Two groups of multiaxial fatigue failure criteria have been distinguished: the criteria based on the critical plane approach and the criteria using invariants of the stress state. Two sets of experimental data were used in order to compare the calculated and experimental fatigue lives. It has been shown that under the multiaxial random loading the results of fatigue life calculated according to the considered method are well correlated with the results of experiments if the multiaxial fatigue failure criterion is properly selected for mechanical parameters of the tested material.

PL

Wpracy przedstawiono metodologię wyznaczania trwałości zmęczeniowej w zakresie dużej liczby cykli przy obciążeniu losowym z wykorzystaniem metody spektralnej. Metodologia ta wykorzystuje funkcję gęstości widmowej mocy naprężenia ekwiwalentnego przy wyznaczaniu trwałości zmęczeniowej wraz ze znanymi jednoosiowymi modelami spektralnymi. Jako przykład przedstawiono modele proponowane przez Milesa i Dirlika. Wyróżniono dwie grupy kryteriów wieloosiowego zmęczenia: kryteria opierające się na pojęciu płaszczyzny krytycznej i kryteria wykorzystujące niezmienniki stanu naprężenia. W celu porównania obliczeniowej i eksperymentalnej trwałości zmęczeniowej wykorzystano dwa zestawy danych otrzymanych przy kombinacji zginania ze skręcaniem. Wykazano, że przy wieloosiowym obciążeniu losowym trwałości obliczeniowe korelują dobrze z otrzymanymi podczas eksperymentu, jeżeli zostanie zastosowane odpowiednie do właściwości mechanicznych materiału kryterium wieloosiowego zniszczenia zmęczeniowego.

8

Explicit microscopic fatigue analysis of forged components

Milesi M., Chastel Y., Bernacki M., Logé R. E., Bouchard P. O.

Computer Methods in Materials Science

|

2007

|

Vol. 7, No. 4

383-388

EN

Numerical modelling of fatigue behavior for anisotropic structures has become critical for design applications. This is particularly true for forged components due to the intrinsic anisotropy of the material resulting from the process. The aim of this study is to relate the microstructure features to the process scale, i.e. the engineering scale. Anisotropy is induced by the forming process and the most relevant feature which results from forging, is the preferential orientation of structural defects and grains in the direction of the deformation. Grain flow is modelled using a fiber tensor at the level of the representative elementary volume. It can then be used to improve and refine the Papadopoulos fatigue criterion by taking into account fatigue limits for each direction of anisotropy. In practice, it is very tedious to determine precisely these fatigue limits and impossible to obtain experimentally all of them for each direction of uniaxial loading. To circumvent this difficulty, we simulate the problem at the microstructure scale by considering fiber tensor as the result of the inclusion and grain orientation. Microstructures are then precisely modelled using DIGIMICRO software. A representative elementary volume with several inclusions is meshed and high cycle fatigue simulation is performed.

PL

Numeryczne modelowanie zmęczenia materiału staje się kluczową sprawą dla zastosowań w projektowaniu procesów. Jest to szczególnie istotne dla elementów kutych, ze względu na nieodłączną anizotropię materiału wynikającą z charakteru procesu kucia. Celem niniejszej pracy jest odniesienie cech mikrostruktury materiału do skali procesu, to znaczy do skali analizowanej przez inżynierów. Anizotropia jest wprowadzana do materiału w czasie procesu przeróbki plastycznej i najbardziej odpowiednią cechą strukturalną, która wynika z procesu kucia, jest uprzywilejowana orientacja defektów strukturalnych i ziaren w kierunku odkształcenia. Odkształcenie ziaren jest modelowane za pomocą tensora struktury włóknistej na poziomie reprezentatywnego elementu objętości. Poprzez rozważenie kryterium zmęczeniowego w każdym anizotropowym kierunku, ten tensor może być wykorzystany do poprawy i udoskonalenia kryterium zmęczeniowego Papadopoulosa. Dokładne wyznaczenie tych granic odporności zmęczeniowej jest bardzo żmudne, a określenie ich dla wszystkich kierunków przy jednoosiowym obciążeniu na podstawie badań doświadczalnych jest praktycznie niemożliwe. Aby pokonać te trudności przeprowadzono symulacje tego problemu w skali mikrostruktury poprzez rozważenie tensora struktury włóknistej wynikającego z orientacji wtrąceń i ziaren. Mikrostruktura jest moddpwana dokładnie programem DIGIMICRO. Reprezentacyjny element objętości z wtrąceniami pokryto siatką elementów I przeprowadzony symulacje wysoko cyklowego zmęczenia.

9

A fatigue failure criterion for multiaxial loading with phase shift and mean value

Skibicki D.

Journal of Theoretical and Applied Mechanics

|

2004

|

Vol. 42 nr 2

295-314

EN

A new criterion based on the critical plane approach has been developed for multiaxial non-proportional fatigue failure. The criterion correctly takes into account the influence of phase shift and mean values under combined bending and torsion loading. From a certain point of view, the criterion with such a defined non-proportionality measure can be understood as a combination of the two approaches: critical plane and integral approach. The criterion has the following form ... where the multiplicand of the equivalent shear stress ... contains the amplitude of the shear stress ... , the amplitude ... and mean value ... of the normal stress acting in the critical plane. The multiplier contains the loading non-proportionality measure H. Taking into account the fact of different sensitivity of various materials to loading non-proportionality, the equation also includes the material data: t-1 - fatigue limit torsion, b-1 - fatigue limit in bending. The predictive capability of the criterion was demonstrated by analyzing 67 experimental results from the literature. The predicted results are generally in good agreement with the experimental ones.

PL

Opracowano nowe, oparte o koncepcje płaszczyzny krytycznej kryterium dla wieloosiowej wytrzymałości zmęczeniowej. Kryterium poprawnie ujmuje wpływ przesunięcia fazowego i wartości średnich w warunkach kombinacji zginania i skręcania. Z pewnego punktu widzenia, tak zdefiniowane kryterium może być rozumiane jako kombinacja dwóch modeli: płaszczyzny krytycznej i podejścia całkowitego (nielokalnego). Kryterium ma następującą postać ... gdzie mnożna naprężenia zredukowanego ... zawiera amplitudę naprężenia stycznego ... , amplitudę ... i wartość średnią ... naprężenia normalnego działających w płaszczyźnie krytycznej. Mnożnik zawiera miarę nieproporcjonalności obciążenia H. Biorąc pod uwagę fakt różnej wrażliwości materiałów na nieproporcjonalność obciążenia, równanie zawiera również dane materiałowe t-1 - granicę zmęczenia na skręcanie, b-1 - granicę zmęczenia na zginanie. Zgodność wyników obliczeń z wynikami uzyskanymi eksperymentalnie została zweryfikowana na 67 danych zaczerpniętych z literatury. Zgodność ta w większości przypadków jest satysfakcjonująca.