Wpływ średniego naprężenia na obliczeniową trwałość zmęczeniową

• Autorzy: Kluger, K. , Łagoda, T.

Warianty tytułu

EN

Effect of mean stress on fatigue life calculations

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule zaproponowano nowy wariant parametru naprężeniowo-odkształceniowego, służącego do szacowania trwałości zmęczeniowej w złożonych stanach naprężeń przy występowaniu naprężenia średniego. Wyniki trwałości zmęczeniowej liczonej według zaproponowanego wariantu porównano z wynikami badań zmęczeniowych próbek ze stopu aluminium 2017A-T4 oraz stall stopowej S355J0 i 30NCD16 w warunkach stałoamplitudowych obciążeń zginających, skręcających oraz proporcjonalnych kombinacji zginania ze skręcaniem z uwzględnieniem wartości średniej naprężeń. Wyniki badań eksperymentalnych porównano z wynikami obliczeń z wykorzystaniem modeli modeli Goodmana, Gerbera, Morrowa, Findleya, Dang Vana, McDiarmida oraz Papadopoulosa. Dla otrzymanych wyników obliczeń przeprowadzono analizę statystyczną, polegającą na obliczeniu pasma rozrzutu wyników porównania danych eksperymentalnych z obliczeniowymi.

EN

The paper proposes a new variant of the stress-strain parameter used to estimate the fatigue life in the multiaxial stress states with the influence of mean stress. The results of the fatigue life calculated according to the proposed variant have been compared to the results of fatigue tests of specimens made of 2017A-T4 aluminum alloy and S355J0 and 30NCD16 alloy steel in conditions of constant amplitude bending and torsion stress, as well as proportionate combinations of bending and torsion, while taking into account the mean stress. The experimental results have been compared to the results of calculations using models by Goodman, Gerber, Morrow, Findley, Dang Van, McDiarmid and Papadopoulos. Statistical analysis have been carried out for the results of calculations, involving the calculation of a scatter band for results of the comparison of experimental data with calculations.

Słowa kluczowe

PL

trwałość zmęczeniowa; stany naprężeń; parametr naprężeniowo-odkształceniowy

EN

fatigue life; mean stress; stress-strain parameter

• Czasopismo: Transport Przemysłowy i Maszyny Robocze
• Rocznik: 2014
• Tom: Nr 4
• Strony: 44--51
• Opis fizyczny: Bibliogr. 24 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Kluger, K.

• Politechnika Opolska

autor

Łagoda, T.

• Politechnika Opolska

Bibliografia

• [1] Pawliczek R., Kluger K.: Influence of irregularity coefficient of loading on calculated fatigue life, J. Theor. Appl. Mech., 2013, 51, 4: s. 791-798.
• [2] Łagoda T., Kurek M.: Comparison of the fatigue characteristics for some selected structural materials under bending and torsion, Materials Science, 2011, 47: s. 334-344.
• [3] Kluger K., Łagoda T.: Fatigue life of metallic material estimated according to selected models and load conditions, J. Theor. Appl. Mech., 2013, 51, 3: s. 581-592
• [4] Dang Van K: Macro-micro approach in high-cycle multiaxial fatigue, American Society for Testing and Materials STP 1191, 1983: s. 120-130.
• [5] Kluger K., Łagoda T.: Application of the Dang-Van criterion for life determination under uniaxial random tension-compression with different mean values, Fatigue and Fracture of Engineering Materials and Structures, 2004, 27: s. 505-512.
• [6] Bergman J., Seeger T: On the influence of cyclic stress-strain curves, damage parameters and various evaluation concepts on the life prediction by the local approach. Proc. 2nd European Coll. on Fracture, Darmstadt, Germany 1979, VDI-Report of Progress, 1979, 18(6).
• [7] Heuler P., Seeger T: A criterion for omission of variable amplitude loading histories, Int. J. Fatigue, 1986, 8, 4: s. 225--230.
• [8] Gerber, W.; 1874, Bestinnmung der zulossigne Spannungen in eisen Constructionen. Z Bayer Arch Ing Ver, 6.
• [9] Goodman, J.: Mechanics Applied to Engineering, New York, Longmans Green and Co., 1899.
• [10] Morrow, J.: In Fatigue design handbook. Advances in engineering (4), Warrendale (PA): Society of Automotive Engineers, 1968.
• [11] McDiarmid D.L: Fatigue under out-of-phase bending and torsion, Fatigue Fract. Engng Mater. Struct., 1987, 9 (6): s. 457-475.
• [12] Karolczuk A., Kluger K. i in.: Residual stresses in steel-titanium composite manufactured by explosive welding, Materials Science Forum, 2012, 726: s. 125-132.
• [13] Karolczuk A., Macha E.: Critical planes in multiaxial fatigue, Materials Science Forum, 2005, 482: s. 109-114.
• [14] Kardas D., Kluger K., Łagoda T., Ogonowski P.: Fatigue life of aluminium alloy 2017(A) under proportional constant amplitude bending with torsion in energy approach. Materials Science, 2008, 4: s. 68-74.
• [15] Papuga J.: A survey on evaluating the fatigue limit under multiaxial loading, Int J Fatigue, 2011, 33: s. 153-165.
• [16] Findley W.N..: A theory for the effect of mean stress on fatigue of metals under combined torsion and axial load or bending. Journal of Engineering for Industry, 1959: s. 301--306.
• [17] Findley W.N.: Fatigue of metals under combinations of stresses. Transaction of ASME. 1957, 79: s. 1337-1348.
• [18] Dang Van K.: Sur la résistance à la fatigue des métaux, Thèse de Doctorat ès Sci, Sci Techniq l’ Armement, 1973, 47: s. 647.
• [19] McDiarmid D.L.: A general criterion for high cycle multiaxial fatigue failure, Fatigue Fract. Engng Mater. Struct., 1990, 14 (4): s. 429-454.
• [20] Papadopoulos I.V., Panoskaltsis V.P.: Invariant formulation of a gradient dependent multiaxial high-cycle fatigue criterion, Engng Fract Mech, 1996, 55(4): s. 513-528.
• [21] Papadopoulos I.V., Davoli P., Goria C., Fillppini M., Bernasconi A.: A comparative study of multiaxial high-cycle fatigue criteria for metals, Int J Fatigue, 1997, 19 (3), s. 219-235.
• [22] Papadopoulos I.V.: Long life fatigue under multiaxial loading, Int J Fatigue, 2001, 23: s. 831-849.
• [23] Gasiak G., Pawliczek R.: Application of an energy model for fatigue life prediction of construction steels under bending, torsion and synchronous bending and torsion, International Journal of Fatigue, 2003, 25, 12: s. 1339-1346.
• [24] Froustey C., Lasserre S.: Multiaxial fatigue endurance of 30NCD16 steel. International Journal of Fatigue, 1989; 11, 3: s. 169-175.