Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

On the Estimation of Fatigue Crack Initiation Life of H62 Brass

Zheng M., Zhang S., Peng Xiao Jian, Wang Yi

Archives of Metallurgy and Materials

|

2022

|

Vol. 67, iss. 1

31--35

EN

In the present paper, the excavation of the energetic approach that estimates the fatigue crack initiation life of metal is conducted for H62 brass. The benefit of the energetic approach is the division of the actual applied strain range Δε into two parts, that is, a damage strain range Δεd that induces fatigue damage within the metal, and an undamaged strain range Δεc, which does not produce fatigue damage of the metal and corresponds to theoretical strain fatigue limit. The brightness of this approach is that the undamaged strain range Δεc can be estimated by the fundamental conventional parameters of metal in tensile test. The result indicated that the fatigue crack initiation life of H62 brass can be estimated by this approach successfully.

2

Role of initial density distribution in simulations of bone remodeling around dental implants

Nutu E.

Acta of Bioengineering and Biomechanics

|

2018

|

Vol. 20, no. 4

23--31

EN

In this paper, the effect of initial density distribution upon the predicted density via numerical simulations of bone remodeling was evaluated. The main purpose was to correlate the numerical results with clinical data according to which the initial bone quantity is an essential factor for long term survival of dental implants. Methods: Two-strain energy density-based bone remodeling theories were employed, one which accounts for overload resorption and the second one, which does not. The remodeling parameters were derived from the mechanostat theory. Bone remodeling around an osseointegrated dental implant was simulated based on finite element method using a generic mandible plane model. A variable time step was introduced to increase the speed of the remodeling simulations by keeping the truncation errors small. The simulations were performed for several initial density distributions correlated with values from clinical classifications of bone quality. For each density value, the occlusal load was defined in two ways so that to consider normal and overload mastication forces, respectively. Results: The results showed that the initial density distribution influences the predictions of bone remodeling simulations. For the analyzed model, the remodeling algorithm predicted overload resorption only in the case of low initial density, which can be associated with low bone quality, which, from clinical perspective, may probably lead to implant loss. Conclusions: The paper demonstrated that when simulating bone remodeling around dental implants using finite element method, it is important to account for initial density distribution in correlation with the bone quantity.

3

A strain energy density theory for mixed mode crack propagation in rubber-like materials

Boulenouar A., Benseddiq N., Merzoug M., Benamara N., Mazari M.

Journal of Theoretical and Applied Mechanics

|

2016

|

Vol. 54 nr 4

1417--1431

EN

In this paper, a numerical modeling of crack propagation for rubber-like materials is presented. This technique aims at simulating the crack growth under mixed-mode loading based on the strain energy density approach. At each crack increment length, the kinking angle is evaluated as a function of the minimum strain energy density (MSED) around the crack tip, using the Ansys Parametric Design Language (APDL). In this work, numerical examples are illustrated to demonstrate the effectiveness, robustness and accuracy of the computational algorithm to predict the crack propagation path. The results obtained show that the plan of crack propagation is perpendicular to the direction of the maximum principal stretch. Moreover, in the framework of linear elastic fracture mechanics (LEFM), the minimum values of the density are reached at the points corresponding to the crack propagation direction.

4

FE model for linear-elastic mixed mode loading: estimation of SIFs and crack propagation

Boulenouar A, Benseddiq N., Mazari M, Benamara N

Journal of Theoretical and Applied Mechanics

|

2014

|

Vol. 52 nr 2

373--383

EN

Finite element analysis combined with the concepts of linear elastic fracture mechanics provides a practical and convenient means to study the fracture and crack growth of materials. The onset criterion of crack propagation is based on the stress intensity factor, which is the most important parameter that must be accurately estimated and facilitated by the singular element. The displacement extrapolation technique is employed to obtain the SIFs at crack tip. In this paper, two different crack growth criteria and the respective crack paths prediction for several test cases are compared between the circumferential stress criterion and the strain energy density criterion. Several examples are presented to compare each criterion and to show the robustness of the numerical schemes.

5

Optimization of deep drawing process forming parameters for magnesium

Watiti V. B., Labeas G. N.

Computer Methods in Materials Science

|

2010

|

Vol. 10, No. 2

87-96

EN

Formability of Magnesium alloys is limited especially at room temperature due to their hexagonal close packed (HCP) structure. At room temperature (RT), the critical resolved shear stress for non basal slip systems is much greater than those for basal slips. As only basal systems may contribute to plastic deformation, magnesium alloys have limited formability at RT. However, increased formability is observed at higher temperatures ranging between 1500C and 3000C due to the activation of additional slip planes. Additionally, it has been observed that the formability is very sensitive to strain rates. In this paper experimental and Finite Element (FE) analysis are applied for the development of a methodology based on strain energy density for determination of the forming limits of magnesium alloys AZ31 and WE43. Based on the developed methodology optimal forming parameters in a deep drawing forming process, namely punch radius, temperature, profile radius and forming depth are determined.

PL

Odkształcalność stopów magnezu jest ograniczona, szczególnie w temperaturze otoczenia, ze względu na ich heksagonalną upakowaną strukturę krystalograficzną (HPC - ang. hexagonal close packed). W temperaturze otoczenia, w sieci heksagonalnej działa tylko jedna płaszczyzną poślizgu - płaszczyzna podstawy. Z uwagi na znacznie większe ścinające naprężenia krytyczne inne systemy poślizgu nie działają,. Ponieważ odkształcenie plastyczne zachodzi na skutek działania tylko jednej płaszczyzny podstawy łatwo następuje utrata stateczności materiału i dochodzi do jego pęknięcia. Powoduje to znaczne ograniczenia w przeróbce plastycznej stopów magnezu na zimno. Z drugiej strony, wzrost odkształcalności wynikający z aktywowania dodatkowych systemów poślizgu jest obserwowany w temperaturach 1500°C - 3000°C. Dodatkowo zaobserwowano, że odkształcalność badanych stopów jest wrażliwa na prędkość odkształcenia. W niniejszym artykule, metody doświadczalne i symulacje metodą elementów skończonych zastosowano do opracowania metodyki określania zakresów odkształcalności stopów magnezu AZ31 i WE43. Zaproponowana metodyka opiera się na teorii gęstości energii odkształcenia. Na podstawie opracowanej metodyki wyznaczono optymalne parametry procesu głębokiego tłoczenia, takie jak promień stempla, temperatura, promil profilu i głębokość formowania.

6

Estimation of fatigue life under uniaxial random loading with zero and non-zero mean value by means of the strain energy density parameter.

Karolczuk A., Kluger K., Łagoda T.

Archive of Mechanical Engineering

|

2006

|

Vol. LIII, nr 4

313-324

EN

The paper contains a comparison of the results of calculation and experiment for the lOHNAP alloy steel. Specimens made of this steel were subjected to uniaxial constant-amplitude and random loading with both zero and non-zero mean values of loading. For determination of the steel fatigue life, the energy parameter including the mean value of loading was proposed. Under random loading, cycles were counted with the rain flow algorithm, and fatigue damage was accumulated with the Palmgren-Miner hypothesis. For the registered stress histories, elastic-plastic strains were calculated with the kinematic hardening model proposed by Mróz.

PL

Praca zawiera porównanie trwałości zmęczeniowej eksperymentalnej z obliczeniową. Próbki wykonane ze stali lOHNAP zostały poddane jednoosiowym obciążeniom cyklicznym oraz losowym z zerową oraz różną od zera wartością średnią. Trwałość zmęczeniowa została obliczona przy użyciu parametru gęstości energii odkształcenia uwzględniającego wpływ wartości średniej obciążenia. Przy obciążeniach losowych cykle obciążeń zostały wyznaczone na podstawie przebiegu parametru gęstości energii odkształceń za pomocą metody zliczania cykli płynącego deszczu (rain flow). Kumulacja uszkodzeń zmęczeniowych z każdego cyklu i półcyklu została przeprowadzona na podstawie hipotezy kumulacji uszkodzeń zmęczeniowych Palmgrena-Minera.

7

A review of energy-based multiaxial fatigue failure criteria.

Macha Ewald

Archive of Mechanical Engineering

|

2001

|

Vol. 48, nr 1

71-101

EN

The paper contains a review of energy-based multiaxial fatigue failure criteria for cyclic and random loading. The criteria for cyclic loading have been devided into three groups, depending on the kind of strain energy density per cycle which is assumed as a damage parameter. They are: a) criteria based on elastic strain energy for high-cycle fatigue, b) criteria based on plastic strain energy for low-cycle fatigue, and c) criteria based on the sum of plastic and elastic strain energies for both low- and high-cycle fatigue. The criterion for random loading is based on the new definition of energy parameter which distinguishes plus and minus signs in history of specific work of stress on strain along chosen directions in the critical fracture plane. The criteria which take into account strain energy density in the critical plane. The criteria which take into account strain energy density in the critical plane dominate in the energy description of multiaxial fatigue. Parameters dependent on loading and factors dependent on a kind of material and influencing selection of the critical plane have been given. The author presented the mathematical models of the criteria and next distinguished those including influence of mean stresses and stress gradients as well as proportional and non-proportional loading. It has been emphasised that the generalized criterion of maximum shear and normal strain energy density in the critical plane seems to be the most efficient in practise and it should be developed and verified in future.

PL

Praca zawiera przegląd energetycznych kryteriów wieloosiowego zniszczenia zmęczeniowego w warunkach cyklicznego i losowego obciążenia. Kryteria odnoszące się do cyklicznego obiążenia podzielono na trzy grupy, zależnie od rodzaju gęstości energii odkształcenia na cykl, którą przejmuje się jako parametr uszkodzenia. Są to : a) kryteria oparte na energii sprężystej odkształcenia dla zmęczenia wysokocyklowego, b) kryteria oparte na energii plastycznej odkształcenia dla zmęczenia niskocyklowego oraz c) kryteria oparte na sumie energii sprężystej i plastycznej dla zmęczenia wysoko- i niskocyklowego. Kryterium dotyczące losowego obciążenia jest oparte na nowej definicji parametru energetycznego, który odróżnia dodatnie i ujemne znaki w historii pracy właściwej naprężenia na odkształceniu w wybranych kierunkach krytycznej płaszczyzny złomu. Kryteria, które uwzględniają gęstość energii odkształcenia w płaszczyźnie krytycznej dominują w energetycznym opisie zmęczenia wieloosiowego. Podano parametry zależne od obciążeń oraz czynniki zależne od rodzaju materiału, decydujące o wyborze płaszczyzny krytycznej. Omówiono modele matematyczne kryteriów, a następnie wyróżniono te, które uzwględniają wpływ naprężeń średnich i gradientów naprężeń, oraz obciążenia proporcjonalne i nieproporcjonalne. Zwrócono uwagę, że najbliższe potrzebom obliczeń inżynierskich jest uogólnione kryterium gęstości energii maksymalnego odkształcenia normalnego i stycznego w płaszczyźnie krytycznej i należy je nadal rozwijać i weryfikować.