Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Yield stress modification in the strip yield model

Machniewicz T.

Mechanics and Control

|

2012

|

Vol. 31, no. 4

150--157

EN

From among of the deterministic models for fatigue crack growth predictions suitable for metallic materials a Strip Yield (SY) model can be considered the most general and powerful crack growth prediction tool owing to its applicability to arbitrary variable amplitude load histories. The SY model based on the conception of plasticity at the crack tip according to Dugdale, modified to accounting for the crack closure phenomena. The original Dugdale model is only valid for plane stress state conditions at the crack tip. Accounting for the triaxial stress conditions at the crack tip requires the yield stress modification, what is usually realized by using the suitable constraint factors. In the paper several concepts of the yield stress modification in the SY model have been described and notified. As it has been concluded the another important role of the constraint factors, in addition to accommodating in the SY model the triaxial stress state, is covering indirectly various processes which do affect crack growth, but cannot be treated in a rigorous way.

PL

Spośród deterministycznych modeli do prognozowanie rozwoju pęknięć zmęczeniowych za koncepcję najbardziej ogólną uważany jest model pasmowego płynięcia (model SY), który może być zastosowany w przypadku dowolnych zmiennoamplitudowej historii obciążenia. Opiera się on na modelu plastyczności w wierzchołku pęknięcia wg Dugdale'a zmodyfikowanym w celu uwzględnienia zjawiska zamykania się pęknięcia spowodowanego uplastycznieniem materiału. Oryginalny model Dugdale'a odnosi się jedynie do płaskiego stanu naprężenia. Uwzględnienie trójosiowego charakteru stanu naprężenia wymaga w związku z tym odpowiedniej modyfikacji granic plastyczności, co dokonywane jest na ogół przy użyciu odpowiednich współczynników skrępowania. W artykule omówiono i poddano ocenie istniejące koncepcje modyfikacji granic plastyczności w modelu pasmowego płynięcia. Wykazano, że poza uwzględnieniem trójosiowego charakteru stanu naprężenia dodatkową istotną rolą współczynników skrępowania w modelu pasmowego płynięcia jest odzwierciedlenie w sposób pośredni szeregu zjawisk wpływających na proces zmęczeniowego rozwoju pęknięcia, których nie można uwzględnić w sposób ścisły.

2

Calibration of the strip yield model for fatigue crack growth predictions in structural steel

Machniewicz T.

Mechanics / AGH University of Science and Technology

|

2009

|

Vol. 28, no. 2

46-49

EN

The paper is focused on the calibration of the strip yield (Dugdale) model for crack growth predictions for structural steel. This is achieved by imposing appropriate constraints on yielding the strip elements. To avoid a fortuitous, i.e. physically unjustified choice of the constraint factors, a novel concept for their selection is proposed, namely matching the experimentally observed and predicted by the model cyclic stress-strain behaviour at the crack tip. The approach is shown to yield satisfactory prediction results on crack growth under constant amplitude loading and after application of an overload cycle.

PL

W artykule skupiono się na kalibracji modelu pasmowego płynięcia do prognozowania rozwoju pęknięć zmęczeniowych w stali konstrukcyjnej, stosując odpowiednie współczynniki skrępowania. W oparciu o wcześniejsze analizy stwierdzono, że w przypadku tego materiału adekwatne przewidywanie trendów eksperymentalnych we wzroście pęknięć zmęczeniowych wymaga zastosowania trzech niezależnych współczynników skrępowania modyfikujących granice plastyczności odpowiednio dla rozciąganych i ściskanych elementów pasma plastycznego przed frontem pęknięcia, oraz ściskanych elementów za jego frontem. W takim przypadku jednak, wymagany poziom otwarcia pęknięcia możliwy jest do osiągnięcia przy wielu kombinacjach tych współczynników. Zaproponowano więc, by dodatkowym kryterium ich doboru była zgodność między wyznaczoną eksperymentalnie a symulowaną przy użyciu modelu lokalną cykliczną odpowiedzią materiału. Pokazano, że tak skalibrowany model dobrze opisuje w sensie ilościowym trendy eksperymentalne we wzroście pęknięć zmęczeniowych w stali konstrukcyjnej przy obciążeniu stałoamplitudowym oraz po pojedynczym przeciążeniu.

3

Prognozowanie wzrostu pęknięć zmęczeniowych z wykorzystaniem modelu pasmowego płynięcia

Skorupa M., Machniewicz T., Skorupa A., Korbel A.

Zeszyty Naukowe Politechniki Świętokrzyskiej. Nauki Techniczne

|

2007

|

Z. 4

117-119

PL

Spośród nieliniowych modeli do prognozowania rozwoju pęknięć zmęczeniowych najdogodniejszym w zastosowaniu, w przypadku I sposobu pękania i dowolnych zmiennoamplitudowych historii obciążenia, jest model pasmowego płynięcia (model SY). Bazuje on na koncepcji plastyczności w wierzchołku pęknięcia według Dugdale’a, zmodyfikowanej w celu uwzględnienia mechanizmu zamykania się pęknięcia. Jakość przewidywań z użyciem najbardziej znanej obecnie koncepcji tego typu, tj. modelu SY z pakietu NASGRO, została wcześniej poddana przez autorów systematycznej ocenie, zarówno w przypadku lotniczych stopów aluminium [1], jak również stali konstrukcyjnej [2]. Ujawnione w tych pracach rozbieżności pomiędzy wynikami symulacji uzyskanymi przy użyciu modelu NASGRO, oraz wynikami badań zmęczeniowych prowadzonych w różnych warunkach obciążeń stało i zmiennoamplitudowych, wynikały z nieodpowiedniej, zdaniem autorów, koncepcji modyfikacji lokalnych granic plastyczności zastosowanej w weryfikowanym modelu. Wysunięto więc postulat, że w celu zapewnienia zadowalającej jakości przewidywań, konieczne jest opracowanie odpowiedniej procedury kalibracji modelu SY dla danego materiału, umożliwiającej właściwy dobór współczynników modyfikujących lokalne granice plastyczności.

EN

The paper is focused on tuning the strip yield (Dugdale) model for crack growth predictions for structural steel. This is achieved by imposing appropriate constraints on yielding the strip elements. To avoid a fortuitous, i.e. physically unjustified choice of the constraint factors, a novel concept for their selection is proposed, namely matching the experimentally observed and predicted by the model cyclic stress-strain behaviour at the crack tip. The approach is shown to yield satisfactory prediction results on crack growth under constant amplitude loading and after application of an overload cycle.

4

Kalibracja modelu pasmowego płynięcia do przewidywania wzrostu pęknięć zmęczeniowych w stali konstrukcyjnej

Skorupa M., Skorupa A., Machniewicz T.

Zeszyty Naukowe Politechniki Świętokrzyskiej. Mechanika

|

2003

|

Z. 78

469-476

PL

Rozważono kalibrację modelu pasmowego płynięcia do przewidywania wzrostu pęknięć zmęczeniowych w stali konstrukcyjnej. Pokazano, że zastosowanie w tym celu jednego tylko współczynnika modyfikującego granicę plastyczności na rozciąganie, tak jak w przypadku stopów aluminium, nie umożliwia korelacji między symulowanymi przy użyciu modelu i zamierzonymi poziomami zamykania się pęknięcia w stali konstrukcyjnej. Zaproponowano procedurę kalibrującą z wykorzystaniem trzech różnych współczynników modyfikujących granice plastyczności przy rozciąganiu i ściskaniu, która pozwala uniknąć ich przypadkowego doboru i stwarza możliwość kalibracji modelu opartej na podstawach fizykalnych.

EN

Tuning a strip yield type model to predict fatigue crack growth in structural steel using a constraint factor concept is considered. It is shown that unlike in the case of aluminium alloys matching the measured and predicted by the model crack opening levels cannot be achieved when the model is tuned using a constraint factor on local tensile yielding only. A calibration modulus has been developed employing three different constraint factors (on tensile yielding and compressive yielding in the plastic zone and in the crack wake) has been developed that enables to correlate not only the observed and predicted closure behaviour but also the observed and predicted local cyclic strains near the crack tip. The novel procedure offers the means to avoid the fortuitous choice of the constraint factors and enables to base the SY model calibration on a sound physical foundation.