To explore the mechanical response of anchored rock mass with an interaction of fatigue and creep, this paper selects the fatigue amplitude and fatigue frequency as influencing factors to carry out a fatigue-creep experiment of the anchored rock mass. Based on fractional order theory and binary perturbation theory, a new fractional order creep model is constructed. The results show that compared with the Burgers model, the newly proposed creep model can better describe the whole process of creep deformation of the anchored jointed rock mass under fatigue loading.
Do konstrukcji, które z reguły podlegają sprawdzeniu wytrzymałości na zmęczenie, należą: mosty (szczególnie kolejowe), belki podsuwnicowe, kominy wrażliwe na wzbudzenie wirowe oraz wieże i maszty. W tych konstrukcjach każdy cykl obciążenia zmęczeniowego może wywoływać zmniejszenie wytrzymałości materiału w miejscach szczególnie wrażliwych, w których występują nieregularności, np.: brzegi i granie spoin wykonanych łukowo, zakończenia żeber i blach węzłowych czy miejsca zmiany geometrii przekroju poprzecznego. Na wytrzymałość zmęczeniową konstrukcji ma wpływ wiele czynników. Do najbardziej istotnych należą wpływy: asymetrii cyklu i naprężeń średnich, koncentracji naprężeń, rodzaju obróbki i stanu warstwy wierzchniej, gatunku stali, spawania. Wpływy poszczególnych czynników odniesiono do rezultatów z badań doświadczalnych, jakie w ciągu ostatnich lat były wykonywane dla konstrukcji stalowych.
EN
Structures, such as bridges (especially railways), crane beams, chimneys susceptible to vibrations induced by vortex shedding, towers and masts are usually checked for fatigue strength. In these constructions, any fatigue load cycle can reduce the strength of the material in particularly sensitive areas with irregularity, such as: edges of welds, ribs and gusset endings, or places where the geometry of the cross-section is changed. The fatigue strength of a structure is affected by many factors. The most important are: cycle asymmetry and mean stress, stress concentration, type of machining and condition of the surface layer, steel grade, welding. The influence of particular factors were related to the results of experimental tests that were carried out for steel structures over the years.
3
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Praca przedstawia realizowany w ramach Projektu Badawczego pomysł autonomicznego rejestratora obciążeń i zużyć zmęczeniowych. Działanie rejestratora oparte jest o pomiar, klasyfikacje i opracowanie losowego przebiegu sygnału z czujnika przyśpieszenia liniowego (np. pionowego przyśpieszenia liniowego w S.C. samolotu) oraz czujnika tensometrycznego umieszczonego w krytycznych (z punktu widzenia np. wytrzymałości) punktach struktury - niekoniecznie lotniczych.
EN
The paper describes the realized by Scientific Research Project idea of the Autonomous Fatigue Loads and Fatigue Recorder. The operation of the Recorder is based on the measurement and the classification of the random course of the signal (for example: vertical linear acceleration at the airplane's center of gravity) and signal from extensometer, which could be placed at critical (for example: from point of view of strength) points of structure - aviation structures not only.
Do określenia wytrzymałości zmęczeniowej, norma EN 13979-1 “Railway applications – Wheelsets and bogies – Mono-block wheels – Technical approval procedure – Part 1: Forged and rolled wheels” dopuszcza dwa typy modeli obliczeniowych: model 3D oraz uproszczony model osiowosymetryczny z niesymetrycznym obciążeniem. Oba typy modeli w zasadniczy sposób różnią się od siebie, co może mieć wpływ na otrzymane wyniki. Ponadto, wyznaczenie maksymalnej (krytycznej) amplitudy cyklu zmęczeniowego dla kół wymaga przeanalizowania naprężeń w danym punkcie podczas pełnego obrotu koła. Przy obecnych założeniach normy EN 13979-1, amplituda jest wyznaczana w miejscu i na kierunku maksymalnego naprężenia głównego bez uwzględnienia zmiany naprężeń w danym punkcie w innych położeniach kątowych koła. W artykule wyjaśniono metodologię obliczeń wytrzymałości kół monoblokowych według normy EN 13979-1. Opracowano i obliczono oba, dopuszczalne przez normę, modele dla tego samego koła. Różnice, zalety i wady każdego z typu modeli zostały opisane, a wyniki porównane. Ponadto, przeanalizowano i przedstawiono pełny cykl obciążenia dla przykładowego punktu na tarczy koła. Wyniki tej analizy podsumowano i wyznaczono kierunki dalszych badań mających na celu określenie rzeczywistej maksymalnej amplitudy cyklu obciążenia zmęczeniowego w kołach kolejowych.
Artykuł dotyczy zagadnień obciążeń zmęczeniowych w klasycznych instalacjach ciśnieniowych. Problem ten jest traktowany w dużej mierze marginalnie w procesie projektowania i analizy pracy instalacji. W pracy zaprezentowano podstawowe cechy materiałów używanych do budowy rurociągów ciśnieniowych, istotnych z punku widzenia obciążenia zewnętrznego. Zestawienie cech materiałowych odniesiono do materiałów wykorzystywanych współcześnie, z podziałem na rury wykonane z metali oraz ż tworzyw sztucznych. Omówiono wpływ obciążeń zmęczeniowych jako potencjalną przyczynę awarii. Przeanalizowano naprężenia wewnętrzne, zewnętrzne oraz czynniki środowiskowe wpływające na właściwości materiału rury. Wyniki analiz pozwoliły na sformułowanie wniosków, wskazujących na zmęczeniowy charakter obciążeń pochodzących od pulsacji ciśnienia. Wykazano, że zagadnienia uszkodzeń zmęczeniowych są istotnym czynnikiem, który powinien być brany pod uwagę przy projektowaniu instalacji i doborze materiałów.
EN
The article refers to the issue of fatigue loads in classic pressure installations. This problem is not a priority in the process of installation design and analysis of its operation. The article presents basic characteristics of materials used for construction of pressure pipelines, important from the external load point of view. The list of materials features was compared to the currently used materials, divided into pipelines made of metal and plastics. The authors discuss the impact of fatigue loads as a potential source of breakdown. They analyse internal, external strain and environmental factors having impact on the pipe material properties. The results of the analysis lead to conclusions pointing out to the fatigue character of loads originating from pressure pulsations. It indicates that the issue of fatigue loads is an important factor to be taken into consideration while designing the installation and selecting its construction materials.
TEN 13979-1 “Railway applications – Wheelsets and bogies – Monobloc wheels – Technical approval procedure – Part 1: Forged and rolled wheels” approves two types of calculation models for determining fatigue strength – a 3D model and a simplified axially symmetric model with an asymmetric load. Both model types vary considerably, which may affect the results to be achieved. In addition, the determination of the maximum (critical) fatigue cycle amplitude for wheels requires stresses to be analysed at a point during the complete wheel revolution. In the current EN 13979-1 procedures, the amplitude is determined in the place and in the direction with the maximum principal stress without considering changes to stresses at a point for other wheel angular positions. The paper explains methods for strength calculations of monobloc wheels acc. to EN 13979-1. Both standard-approved models for the same wheel were developed and calculated. Differences, advantages and disadvantages of each model were described and the results compared. The complete load cycle for a given point on the wheel body was also analysed and presented. The results of the above analysis were analysed and further research directions were specified to define the actual maximum fatigue load cycle amplitude in railway wheels.
Zmęczenie materiału elementów mostowych jest obecnie główną przyczyną awarii. Pęknięcia zmęczeniowe w mostach powstają znacznie szybciej niż zakładają to normy. Artykuł skupia się na analizie obciążenia cyklicznego, wywołanego przez ruch ciężkich pojazdów.
The article refers to the issue of incomplete penetration in T-joints allowed by the obligatory Eurocode EN 1993-1-8. Based on it, the joint’s model was made, and then they were FEM simulated in various load combinations. As a result of this simulation, a Whöller's graph was obtained. In the experimental part a T-joint was made. A static tensile test was carried out on it, which showed the areas of stress concentration and plasticization anticipated earlier during the simulation. The study concluded that the lack of mutual penetration of fillet welds generates a decreases of fatigue endurance.
PL
Artykuł odnosi się do zagadnienia niepełnego przetopu w złączach teowych dopuszczonych przez obligatoryjną normę Eurokodem PN-EN 1993-1-8. W oparciu o nią wykonano model złącza, a następnie przeprowadzono ich symulację MES w różnych kombinacjach obciążenia. W wyniku tej symulacji uzyskano wykres Whölera złącza. W części eksperymentalnej wykonano złącze teowe. Przeprowadzono na nim statyczną próbę rozciągania, która uwidoczniła obszary koncentracji naprężenia oraz uplastycznienia przewidziane wcześniej w trakcie symulacji. Z przeprowadzonych badań wynika wniosek, że brak wzajemnego przetopu spoin pachwinowych generuje istotny karb zmęczeniowy.
9
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W części 1-8 Eurokodu 3 (rozdział 4) podano zasady oceny nośności spoin obciążonych statycznie, a w części 1-9 Eurokodu 3 obliczanie spoin narażonych na obciążenia zmęczeniowe. Zasady oceny nośności spoin podane w tych normach różnią się często w przyjętych modelach obliczeniowych i szczegółowych propozycjach dotyczących projektowania węzłów w porównaniu z wymaganiami normy polskiej PN-90/B-03200. Celem artykułu jest wykazanie tych różnic i omówienie merytorycznych podstaw przyjętych modeli obliczeniowych oceny nośności spoin.
EN
The method of calculation of static load capacity of weld is presented in the part 1-8 of Eurocode 3 (chapter 4) and the calculation of weld with fatigue load is presented in the part 1-9 of Eurocode 3. The rules of calculation of weld load capacity presented in those codes are shown differences in the calculation models and also in proposals of nodes design in comparison to the Polish standard PN-90/B-03200. Differences in codes and the standard are presented in this article. Moreover, the basis of calculation models of weld load capacity are discussed.
10
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
During the last few years the European Standards (EN) for designing the overhead crane beams has been introduced by many countries. The general design approach and detailed guidelines presented in these documents are partly different from the previous obligatory national design rules. The calculation based on new rules mostly reveals greater use of the terms of the load capacity, especially it concerns the fatigue load capacity. Such a results lead to designing of the oversized crosssection. On the other hand the investors’ requirements to extremely reduce the weight of the construction is a big challenge to the structural engineers and that enforced them to design the constructions without any reserve of the load capacity. In such a context the legitimacy of the simplified calculation method that has been used so far is discussed in this paper. For this purpose the exemplary calculations of beams with varied cross-sections by use of the precise and simplified method were executed. The conclusions concerning differences in stresses values resulting from acceptance of simplified model have been shown. The issues connected with the assessment of the fatigue load capacity are mentioned also in this paper especially focusing on the load capacity of the elements with holes. The American and European standards and another guidelines have been analysed in the aforementioned context and compared with accessible test results.
PL
Przez ostatnie kilka lat normy europejskie (EN) dotyczące projektowania belek podsuwnicowych były przedstawiane przez wiele krajów. Ogólne podejście projektowe i wytyczne szczegółowe przedstawione w tych dokumentach różnią się częściowo od poprzednio obowiązujących krajowych zasad projektowych. Obliczenia prowadzone na podstawie nowych norm, przeważnie wskazują na większe wykorzystanie nośności, dotyczy to szczególnie nośności zmęczeniowej. Prowadzi to do projektowania zwiększonych przekrojów belek. Z drugiej strony inwestorzy wymagają ekstremalnej redukcji ciężaru konstrukcji. Jest to duże wyzwanie dla inżynierów budowlanych, którzy projektują konstrukcję bez jakiegokolwiek zapasu nośności. W takim kontekście, artykule przedstawiono legalność uproszczonej metody obliczeń, która była używana do tej pory. W tym celu wykonano przykładowe obliczenia nośności belek o różnych przekrojach, według metody dokładnej i uproszczonej. Wnioski dotyczące różnicy wyników wskazują na możliwość zaakceptowania wartości naprężeń z modelu uproszczonego. W artykule przedstawiono również problemy związane oszacowaniem nośności zmęczeniowej. Skupiono się głównie na nośności elementów osłabionych otworami. W powyższym kontekście, z wynikami badań porównano normy amerykańskie, europejskie, oraz inne dostępne wytyczne.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.