W niniejszym opracowaniu zilustrowane zostało zagadnienie oceny zmęczeniowego zasobu eksploatacyjnego wybranych węzłów konstrukcyjnych konkretnego obiektu, wieloczerpakowej koparki kołowej KWK 910 w ramach długotrwałej eksploatacji. Przedstawiono problemy z dostępnością lub wiarygodnością danych, które mogą wystąpić w trakcie długotrwałej rejestracji przebiegów obciążeń eksploatacyjnych, a które są podstawą do wyznaczania uszkodzeń zmęczeniowych i dalej do prognozowania pozostającej trwałości węzłów. Zaproponowane metody postępowania w obliczeniach zmęczeniowych w okresach, w których wspomniane problemy z rejestracją występują przedstawiono w części drugiej artykułu.
EN
The scope of the paper is to describe problems during calculating fatigue resource assessments of structural components of bucket-wheel excavator KWK-910, which may often appear during long-lasting exploitation. The considered problems refer to availability and thrustworthiness of loading data acquired during operating of the machine. Those data are basis for fatigue damage calculations as well as for fatigue resource assessments of the structural joints. In the second part of the paper there were also proposed some procedures in order to keep damage calculation in periods when loading data reveals as not useful because of above mentioned problems with load data availability.
W niniejszym opracowaniu zilustrowane zostało zagadnienie oceny zmęczeniowego zasobu eksploatacyjnego wybranych węzłów konstrukcyjnych konkretnego obiektu, wieloczerpakowej koparki kołowej KWK 910 w ramach długotrwałej eksploatacji. W pierwszej części artykułu przedstawiono problemy z dostępnością lub wiarygodnością danych, które mogą wystąpić w trakcie długotrwałej rejestracji przebiegów obciążeń eksploatacyjnych, a które są podstawą do wyznaczania uszkodzeń zmęczeniowych i dalej do prognozowania pozostającej trwałości węzłów. W niniejszej części zaproponowano metody postępowania w obliczeniach zmęczeniowych w okresach, w których wspomniane problemy z rejestracją występują.
EN
The scope of the paper is to describe problems during calculating fatigue resource assessments of structural components of bucket-wheel excavator KWK-910, which may often appear during long-lasting exploitation. The problems considered in the first part of the paper refer to availability and thrustworthiness of loading data acquired during operating of the machine. Those data are basis for fatigue damage calculations as well as for fatigue resource assessments of the structural joints. In this part of the paper there were proposed some procedures in order to keep damage calculation in periods when loading data reveals as not useful because of above mentioned problems with load data availability.
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.
PL
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).
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.
PL
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.
5
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Structural components of open-pit machines are exposed to fatigue degradation caused by operational loading. Those machines are usually manufactured in piece production and their usage is very intensive. This paper presents the procedure based on the exploitation strategy of such machines according to their technical condition in notches (like welded joints, etc.). Loading data were acquired on the real open-pit machine – KWK 910 excavator.
6
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Structural components of construction machinery and open-pit machines often contain cracks or crack-like defects initiated at notches under service cycling loading. Those cracks can decide on the process of material destruction. In order to determine the time spent on the stable fatigue growth of such cracks, the crack growth analysis needs to be carried out. One of the most important issues in the crack growth analysis is acquisition of straining history and preparation of its spectrum for fatigue calculations. However, durability forecasts may substantially differ one from another, depending on the type of applied assumptions and simplifications (i.e. calculations in the loading blocks and their sequence or taking into account the mean stress). The paper presents the selected aspects of the fatigue crack growth analysis carried out with the use of the service loading acquired on the real open-pit machine - KWK 910 excavator.
Intensywne obciążone konstrukcje nośne maszyn roboczych ulegają systematycznej degradacji charakterze zmęczeniowym. Objawia się ona wystąpieniem pęknięć, które mogą doprowadzić nawet do totalnego zniszczenia maszyny. W artykule przedstawiona została koncepcja zapobiegania temu zjawisku. Polega na ustawicznej akwizycji naprężeń w wybranych węzłach konstrukcji, ocenie na tej podstawie oraz znajomości charakterystycznych wytrzymałości zmęczeniowej węzła, stopnia jego uszkodzenia. Postępując tak stale, można uprzedzić fakt zniszczenia konstrukcji nośnej.
EN
The fatigue degradation of the load carrying structures, in this case engineering machines, strongly depends from intensity of loading. The supervision method of the fatigue cracking of the welded notches in real time of exploration, connected the theoretical calculations with acquisition of the intensity of loading, is presented in this article.
Dominującym zespołem maszyn roboczych ciężkich: dźwignic, maszyn do robót ziemnych, maszyn podstawowych górnictwa odkrywkowego jest konstrukcja nośna. Ta dominacja wynika nie tylko ze względów gabarytowo-masowych, ale również ekonomicznych i bezpieczeństwa użytkowania. Podstawowym zagrożeniem eksploatacyjnym dla konstrukcji nośnej jest pękanie zmęczeniowe. Stanowi ono główny, obok korozji, symptom degradacji powodowanej bodźcami o charakterze kumulacyjnym. W artykule przedstawiono Zintegrowaną Procedurę - ZIP postępowania, wyposażoną w narzędzia szacowania zmęczeniowego zasobu eksploatacyjnego oraz ryzyka technicznego użytkowania konstrukcji nośnej ww. rodzaju maszyn. Naczelnym zadaniem procedury jest ułatwienie zarządzania ryzykiem powodowanym degradacją zmęczeniową obiektu. Proponowana procedura ma za zadanie ułatwić również realizację eksploatacji obiektu według strategii stanu technicznego - SST.
EN
The main elements of heavy working machines like: cranes, heavy construction equipment, and opencast mining machines are the load-bearing structures. This situation results not only from their size and weight but also from economical and safety reasons. Fatigue cracking is the main threat for load bearing constructions. Apart from corrosion, it is the main symptom of degradation caused by cumulative character stimuli. Integrated procedure (ZIP) ofproceedings equipped with tools for estimation offatigue and technological risk of load-bearing construction exploitation of above mentioned machines have been presented in the paper. The main aim of the procedure is to enable management of risk caused by fatigue degradation of an object. Proposed procedure aims to enable exploitation of an object according to technological state strategy (SST).
Treścią artykułu jest zilustrowanie zastosowania Zintegrowanej Procedury - ZIP dla konkretnego obiektu, wieloczerpakowej koparki kołowej KWK 910, na tle warunków określanych przez środowisko jej eksploatacji. Ilustracja dotyczy pierwszego okresu eksploatacji.
EN
The main aim of the paper is to present application of Integrated Procedure-ZIP for KWK 910 bucket wheel excavator compared to specific conditions of its exploitation. The paper presents first stage of exploitation.
Analysis of crack growth in mechanical components with use of analytical methods requires usually simplification regarding the crack shape, component geometry, and stress distribution. More complicated tasks, especially related to cracks with arbitrary contour shape and/or undergoing in service non-uniform stress distribution need numerical methods of crack growth analysis. Alternatively, an advantage can be taken of the method based on the calculation of stress intensity factor (SIF) using the point-load weight functions (WF2D). Capability of this method is presented in the paper on examples of complex fatigue crack growth. Comparisons of results obtained using the WF2D and classical approach are presented as well.
W pracy przedstawiono opartą na dwuwymiarowej funkcji wagowej metodę analizy wzrostu rzeczywistych pęknięć zmęczeniowych o dowolnym kształcie. Pokrótce zaprezentowane zostały główne założenia opracowanej procedury obliczeniowej. Zbadano i przeanalizowana dwa przykłady pęknięć o dowolnych kształtach pod kilkoma rozkładami naprężeń. Porównano wyniki trwałości i końcowy kształt dla rzeczywistych kształtów szczelin z wynikami otrzymywanymi z zastosowaniem kształtów zastępczych opartych na szczelinach idealnych. Praca stanowi kontynuację tematyki przedstawionej w pracy [1].
EN
Prediction of residual life of structural components spent on the stable crack growth needs a crack growth analysis starting from an initial crack or crack-like flaw. The method of crack growth analysis based on stress intensity factors determined using point-load weight function for planar cracks under arbitrary mode I stress fields is presented in the paper. Comparison of crack growth results (durability and final shape of cracks) for arbitrary shape cracks and substitute (ideal) shapes like elliptical and corner cracks are presented and discussed, as well.
Reations of 2-chloro-4-fluoropyridine (8), 2-chloro-4-nitropyridine (9), and their corresponding N-oxides 7 and 3 with the n-heptanolate anion were investigated in three solvents. The desired 2-chloro-4-heptyloxypyridine-N-ox ide (4a) was obtained most efficiently from 3 in DMSO. A reaction of 4a with AcSNa followed by deacetylation with MeONa gave the sodium salt of 4-heptyloxy-1-hydroxypyridine-2-thione (1a), which was iso - lated as the adamantane-1-carboxylate O-es ter 2a. Similarly, the 4-decyloxy and 4-((Z)- hex-3-enyloxy) derivatives 2b and 2c were prepared from 3.
Prediction of residual life of structural components spent on the stable crack growth needs a crack growth analysis starting from an initial crack-like flaw. The method of crack growth analysis based on stress intensity factors calculated using point-load weight function is presented in the paper. Especially the influence of the crack contour approximation method on the calculated fatigue life is discussed. Examples of semi-elliptical surface crack growth analysis under arbitrary mode I stress fields are presented in the paper.
15
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W pracy przedstawiono opartą na dwuwymiarowej funkcji wagowej metodę analizy wzrostu rzeczywistych pęknięć zmęczeniowych o dowolnym kształcie. Zaprezentowane zostały główne założenia opracowanej procedury obliczeniowej raz przykłady analizy pęknięć o dowolnych kształtach. Porównano wyniki trwałości dla rzeczywistych kształtów szczelin z wynikami otrzymywanymi z zastosowaniem kształtów zastępczych szczelin idealnych.
EN
Prediction of residual life of structural components spent on the stable crack growth needs a crack growth analysis starting from an initial crack or crack-like flaw. The method of crack growth analysis based on stress intensity factors determined using point-load weight function for planar cracks under arbitrary mode I stress fields is presented in the paper. Comparison of crack growth results for arbitrary shape cracks and substitute (ideal) shapes like semi-elliptical and corner cracks are presented and discussed as well.
17
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
In order to predict durability of structural components, the crack growth analysis is needed. Calculation of stress intensity factors (SIF) is necessary for that purpose. The method of crack growth analysis based on determining SIF using point-load weight functions is presented in the paper. Especially the influence of the crack contour approximation method on the calculated fatigue life is discussed. Examples of semi-elliptical surface crack growth analysis under arbitrary mode I stress fields are presented in the paper.
18
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
A method of calculating stress intensity factors for planar cracks subject to arbitrary stress fields, using point-load weight functions is described in the paper. For planar cracks in finite bodies the presented method gives results that agree well with the finite element data obtained for the same configurations.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.