User: unknown  ||   Login  ||  NEWS: WCFA2024, Two lectures in Prague, Records from W2TFP, FABER funded!

  

Fatigue Lounge

News

Conference List

Photo Gallery

Reports

Links

Glossary

 

Title PragTic

Concept

PragTic SW

Author

FAQs

Bugs

Users

User Profile

 

Suporting Institutions

Sponsors

 

FME CTU in Prague

Language / Jazyk: English

Zprávy

Příspěvek na seminář ULM 2006

Tento příspěvek je zde zveřejněn s laskavým svolením organizátorů semináře. Protože se nicméně po jeho publikaci ve sborníku konference objevila řada nových důležitých skutečností týkající se zdrojů experimentálních dat, byl poměrně zásadně přepracován. Proto se zde uvedená revidovaná verze výrazně liší od příspěvku ve sborníku.

Ke stažení:

Doktorská disertační práce Jana Papugy

Shrnutí

Tento projekt je zaměřen na multiaxiální výpočet únavy ve vysokocyklové oblasti. Nejprve je zde popsán fenomén multiaxiální únavy, některé zde platné předpoklady a základní vztahy. Poté jsou tu zhodnoceny současné komerční únavové postprocesory MKP dat. Jelikož jsou zaměřeny na komerční využití, je možnost jejich využití pro výzkum velmi omezená. Proto byl vyvinut softwarový balík PragTic, který je zde představen. Z literatury byl shromážděn soubor experimentálních dat (dohromady 129 testů). Díky PragTicu mohla být tato data vyhodnocena při použití celkem 12 existujících kritérií pro vysokocyklovou oblast. V dalším textu jsou jednotlivá kritéria vyhodnocena a také jsou odděleně posouzeny vlivy fázového posuvu a středního napětí. Všechny tyto výsledky pak slouží jako základ pro návrh dvou nových kritérií. Jedno z nich je z podstaty kritériem integrální, druhé je založeno na konceptu kritické roviny. Jelikož je integrální verze značně výpočetně náročná, je zdůrazňováno i ono kritérium kritické roviny a to přesto, že vede k mírně horším výsledkům a některé jeho matematické vlastnosti nejsou zcela korektní. Je nutno poznamenat, že obě kritéria poskytují výsledky, které jsou výrazně lepší než výsledky kteréhokoli kritéria zde posuzovaného. Obě byla nalezena jako optimum mezi cca dvaceti jinými verzemi. Zde právě mohla být plně využita schopnost PragTicu vyhodnocovat únavovou životnost pro více kritérií a zatěžovacích režimů zároveň.

Klíčová slova: multiaxiální únava, kritéria kritické roviny, integrální kritéria, únavové postprocesory, vliv středního napětí, vliv fázového posuvu

Upozornění: Disertace je psána v anglickém jazyce.

Errata:

Ke stažení

  • zazipovaná *.doc verze (1.02 MB)
  • zazipovaná *.pdf verze (1.46 MB) - byla vytvořena konverzí z Wordu pomocí služby Create Adobe PDF Online. To je důvodem, proč se v ní objevují drobné odchylky v grafickém řešení; obsah je nicméně v pořádku.

Odkazované články

  1. BALDA, M.; RŮŽIČKA, M.; SVOBODA, J.; PAPUGA, J.; FRÖHLICH, V.: Vliv náhodného víceosého neproporcionálního namáhání na únavovou životnost strojních konstrukcí. [Research Report Z-1353/04]. Czech Academy of Science, Institute of Thermomechanics 2004.
  2. BANNANTINE, J. A.; SOCIE, D. F.: A multiaxial fatigue life estimation technique. In: Advances in Fatigue Lifetime Predictive Techniques, ASTM STP 1122. Red M. R. Mitchell a R. W. Landgraf. Philadelphia, American Society for Testing and Materials 1992, pp. 249-275.
  3. BANVILLET, A.; LAGODA, T.; MACHA, E.; NIESLONY, A.; PALIN-LUC, T.; VITTORI, J.-F.: Fatigue life under non-Gaussian random loading from various models. Int. J. Fatigue, Vol. 26, 2004, pp. 349-363.
  4. BANVILLET, A.; PALIN-LUC, T.; LASSERRE, S.: A volumetric energy based high cycle multiaxial fatigue criterion. Int. Journal of Fatigue 25, 2003, pp. 755-769.
  5. BENNEBACH, M.: Fatigue d'une fonte GS. Influence de l'entaille et d'un traitement de surface. [PhD thesis]. ENSAM CER Bordeaux 1993, p. 157.
  6. BERNASCONI, A.: Efficient algorithms for calculation of shear stress amplitude and amplitude of the second invariant of the stress deviator in fatigue criteria applications. Int J Fatigue 24, 2002, pp. 649-657.
  7. BOLLER, C.: Der Einfluss von Probengrösse und Oberflächenrauhigkeit auf Lebensdaruerabschätzungen bei Betrachtung der örtlichen Beanspruchungen. Veröffentlichungen des Instituts für Stahlbau and Werkstoffmechanik der Technischen Hochschule Darmstadt, Heft 46. Darmstadt 1988. p. 160.
  8. BROWN, M. W.; MILLER, K. J.: A theory for fatigue under multiaxial stress-strain conditions. Proc. Inst. Mech. Engrs 187, 1973, pp. 745-755.
  9. BROWN, M. W.; SUKER, D. K.; WANG, C. H.: An analysis of mean stress in multiaxial random fatigue. Fatigue Fract. Engng. Mater. Struct. 19, 1996, No. 2/3, pp. 323-333.
  10. CARPINTERI, A.; BRIGHENTI, R.; MACHA, E.; SPAGNOLI, A.: Expected principal stress directions under multiaxial random loading. Part II: numerical simulation and experimental assessment through the weight function method. Int J Fatigue 21, 1999, pp. 89-96.
  11. CARPINTERI, A.; MACHA, E.; BRIGHENTI, R.; SPAGNOLI, A.: Expected principal stress directions under multiaxial random loading. Part I: theoretical aspects of the weight function method. Int J Fatigue 21, 1999, pp. 83-88.
  12. CARPINTERI, A.; SPAGNOLI, A.: Multiaxial high-cycle fatigue criterion for hard metals. Int. Journal of Fatigue 23, 2001, pp. 135-145.
  13. CROSSLAND, B.: Effect of large hydrostatic pressure on the torsional fatigue strength of an alloy steel. In: Proc. Int. Conf. on Fatigue of Metals, Institution of Mechanical Engineers, London, 1956, pp. 138-149.
  14. DANG VAN, K.: Sur la résistance a la fatigue des métaux. These de Doctorat es Sciences, Sci. Techniq. l´Armement, 47, 1973, p. 647.
  15. DANG VAN, K., CAILLETAUD, G.; FLAVENOT, J. F.; DOUARON, L.; LIEURADE, H. P.: Criterion for high-cycle failure under multiaxial loading. In M. Brown and K. Miller, editors, Biaxial and Multiaxial Fatigue, pp. 459-478, Sheffield, 1989. ESIS.
  16. DAVOLI, P.; BERNASCONI, A.; FILIPPINI, M.; FOLETTI, S.; PAPADOPOULOS, I. V.: Independance of the torsional fatigue limit upon a mean shear stress. Int J Fatigue 23, 2003, pp. 471-480.
  17. DELAHAY, T.: Développemenent d'une méthode probabiliste de calcul en fatigue multiaxiale prenant en compte la répartition volumique des contraintes. [PhD thesis], ENSAM CER de Bordeaux 2004.
  18. DOWLING, N. E.: Mean Stress Effects in Stress-Life and Strain-Life Fatigue. SAE Paper No. 2004-01-2227, Fatigue 2004: Second SAE Brasil International Conference on Fatigue, Sao Paulo, Brasil, June 2004, 14 pages.
  19. ELLYIN, F.; XIA, Z.: A general fatigue theory and its applications to out-of-phase cyclic loading. Journal of Engng. Mater. Technol., Transactions of the ASME, 115, 1993, pp. 411-416.
  20. ELLYIN, F.: Fatigue Damage, Crack Growth and Life Prediction. Chapman & Hall 1997.
  21. FINDLEY, W. N.: Fatigue of Metals Under Combinations of Stresses, Transactions of ASME (vol. 79), 1957.
  22. FROUSTEY, C.: Fatigue multiaxiale en endurance de l'acier 30NCD16. [PhD thesis]. ENSAM CER de Bordeaux 1987.
  23. FROUSTEY, C.; LASSERRE, S.: Multiaxial fatigue endurance of 30NCD16 steel. Int J Fatigue 11 (1989), No. 3, pp.169-175.
  24. FROUSTEY, C.; LASSERRE, S.; DUBAR, L.: Validité des critéres de fatigue multiaxiale a l'endurance en flexion-torsion. In: Fatigue des structures industrielles. 40 promenade Marx-Dormoy, F-93460 Gournay-sur-Marne, France, IITT International 1989, pp. 126-138.
  25. FATEMI, A.; SOCIE, D. F.: A critical plane approach to multiaxial fatigue damage including out-of-phase loading. Fatigue Fract. Engng. Mater. Struct., 11, 1988, No. 3, pp. 149-165.
  26. GAIER, C.; LUKACS, A.; HOFWIMMER, K.: Investigation on a statistical measure of the non-proportionality of stresses. Int. Journal of Fatigue 26, 2004, pp. 331-337.
  27. GALTIER, A.: Contribution a l'étude de l'endommagement des aciers sous solicitations uni ou multiaxials. [PhD thesis]. ENSAM CER de Bordeaux 1993, p. 193.
  28. GONÇALVES, C. A.; ARAÚJO, J. A.; MAMIYA, E. N.: Multiaxial fatigue: a stress based criterion for hard metals. Int. Journal of Fatigue 27, 2005, pp. 177-187.
  29. GOUGH, H. J.: Engineering Steels Under Combined Cyclic and Static Stresses. Journal of Applied Mechanics, June 1950. pp. 113-125.
  30. GOUGH, H. J.; POLLARD, H. V.; CLENSHAW, W. J.: Some Experiments on the Resistance of Metals to Fatigue under Combined Stresses. London, His Majesty's Stationery Office 1951.
  31. HAN, C.; CHEN, X.; KIM, K.: Evaluation of multiaxial fatigue criteria under irregular loading. Int. J. Fatigue, Vol. 24, 2002, pp. 913-922.
  32. HEIDENREICH, R.; ZENNER, H.: Schubspannungsintensitätshypothese – Erweiterung und experimentelle Abschützung einer neuen Festigkeitshypothese für schwingende Beanspruchung. Forschungshefte FKM, 1979, Heft 77.
  33. HOFFMANN, M.; SEEGER, T.: A Generalized Method for Estimating Multiaxial Elastic-Plastic Notch Stresses and Strains, Part I & II. . J. of Engng. Mater. & Technology, Vol. 107, 1985, pp. 250-260.
  34. ILYUSHIN; A. A.: Plasticity Foundations of General Mathematical Theory, Akad. Nauk, Moscow, 1963, p. 16.
  35. KENMEUGNE, J. L.; VIDAL-SALLE, E.; ROBERT, J. L.; BAHUAUD, R. J.: On a new multiaxial fatigue criterion based on a selective integration approach. In: Fatigue '96, Proc. of the Sixth Int. Fatigue Congress, Vol. II. Red. G. Lütjering, Berlin, Pergamon 1996, pp. 1013-1018.
  36. KIM, K.; PARK, J.: Shear strain based multiaxial fatigue parameters applied to variable amplitude loading. Int. J. of Fatigue, Vol. 21, 1999, pp. 475-483.
  37. KIM, K.; PARK, J.; LEE, J.: Multiaxial fatigue under variable amplitude loads. J. of Engng. Mater. Tech., Transactions of the ASME, 121, 1999, pp. 286-293.
  38. LASSERRE, S.; FROUSTEY, C.: Multiaxial fatigue of steel - testing out of phase and in blocks: validity and applicability of some criteria. Int. Journal of Fatigue 14, No. 2, 1992. pp. 113-120.
  39. LIU, J.; ZENNER, H.: Berechnung der Dauerschwingfestigkeit bei mehrachsiger Beanspruchung. Mat. Wiss und Werkstofftech 24(S), 1993, pp. 240-249.
  40. MAMIYA, E. N.; ARAÚJO, J. A.: Fatigue limit under multiaxial loadings: on the definition of the equivalent shear stress. Mechanics Research Communications 29 (2002), pp. 141-151.
  41. MCDIARMID, D. L.: Fatigue under out-of-phase bending and torsion. Fatigue Fract. Engng. Mater. Struct., 9, 1987, pp. 457-475.
  42. MCDIARMID, D. L.: A general criterion for high cycle multiaxial fatigue failure. Fatigue Fract. Engng. Mater. Struct., 14, 1991, No. 4, pp. 429-453.
  43. MCDIARMID, D. L.: A shear stress based critical-plane criterion of multiaxial fatigue failure for design and life prediction. Fatigue Fract Engng Mater Struct, 1994, 17(12), pp. 1475-1484.
  44. MOFTAKHAR, A.; BUCZYNSKI, A.; GLINKA, G.: Calculation of elasto-plastic strains and stresses in notches under multiaxial loading. Int. J. of Fracture, Vol. 70, 1995, pp. 357-373.
  45. MOREL, F.: A fatigue life prediction method based on a mesoscopic approach in constant amplitude multiaxial loading. Fatigue Fract. Engng. Mater. Struct., 21, 1998, No. 3, p. 241-256.
  46. MOREL, F.: A critical plane approach for life prediction of high cycle fatigue under multiaxial variable amplitude loading. Int. J. Fat., 22, 2000, pp. 101-119.
  47. MOREL, F.; PALIN-LUC, T.: A non-local theory applied to high cycle multiaxial fatigue. Fatigue Fract. Engng. Mater. Struct. 25, 2002, pp. 649-665.
  48. NINIC, D.: A stress-based multiaxial high-cycle fatigue damage criterion. Int J Fatigue 28 (2006). pp. 103-113.
  49. NISHIHARA, T.; KAWAMOTO, M.: The strength of metals under combined alternating bending and torsion with phase difference. Mem. College Engng., Kyoto Imperial University 11, 1945, pp. 85-112.
  50. PALIN-LUC, T.: Fatigue multiaxiale d'une fonte GS sous solicitations combinées d'amplitude variable. [PhD thesis]. ENSAM CER de Bordeaux 1996, p. 261.
  51. PAPADOPOULOS, I. V.: Fatigue polycyclique des métaux: Une nouvelle approche. [PhD thesis], Paris, École Nationale des Ponts et Chaussées 1987.
  52. PAPADOPOULOS, I. V. Fatigue limit of metals under multiaxial stress conditions: the microscopic approach. Technical note no. I.93.101. Commission of the European Communities, Joint Research Centre, ISEI/IE 2495/93, 1993.
  53. PAPADOPOULOS, I. V.: A new criterion of fatigue strength for out-of-phase bending and torsion of hard metals. Int. Journal of Fatigue, 16, 1994, pp. 377-384.
  54. PAPADOPOULOS, I. V.: Critical plane approaches in high-cycle fatigue: On the definition of the amplitude and mean value of the shear stress acting on the critical plane. Fatigue Fract. Engng. Mater. Struct., 21, 1998, No. 3, pp. 269-285.
  55. PAPADOPOULOS, I. V.; DAVOLI, P.; GORLA, C.; FILIPPINI, M.; BERNASCONI, A.: A comparative study of multiaxial high-cycle fatigue criteria for metals. International Journal of Fatigue, 19, 1997, No. 3, pp. 219-235.
  56. PARK, J.; NELSON, D.: Evaluation of energy-based approach and a critical plane approach for predicting constant amplitude multiaxial fatigue life. Int. J. Fatigue, Vol. 22, 2000, pp. 23-39.
  57. PAPUGA, J.; RŮŽIČKA, M.: Constitutive Equations in Elasto-Plastic Solution. [Research Report 2051/00/26]. CTU in Prague 2000. (in Czech)
  58. PAPUGA, J.; RŮŽIČKA, M.; BALDA, M.; SVOBODA, J.: Several high-cycle fatigue multiaxial criteria compared with experimental results. In: Danubia-Adria 2004. Zagreb 2004.
  59. PAPUGA, J.; RŮŽIČKA, M.; ŠIMEK, D.: Analýza únavového poškození na virtuálním prototypu - přechod k multiaxiálnímu řešení. In: Aplikovaná mechanika 2002. Ostrava: VŠB-TUO, 2002, pp. 273-280. (in Czech)
  60. PAPUGA, J.; RŮŽIČKA, M.; ŠPANIEL, M.: Software solution of fatigue damaging based on the FE-analysis results utilization. In: Numerical Methods in Continuum Mechanics, University of Žilina. 2000.
  61. PAPUGA, J.; ŠPANIEL, M.; RŮŽIČKA, M.: Datová struktura pro následnou analýzu MKP řešení. In: Výpočtová mechanika 2002, Part 1. Plzeň, ZČU 2002, pp. 333-340. (in Czech)
  62. REIS, L.; LI, B.; DE FREITAS, M.: Biaxial fatigue for proportional and non-proportional loading paths. Fatigue Fract Engng Mater Struct 27, 2004, pp. 775-784.
  63. RŮŽIČKA, M.; CABRNOCH, B.; PAPUGA, J.: Metody a programy pro hodnocení únavové životnosti. [Research Report 211-98-10]. Prague, CTU in Prague 1998. (in Czech)
  64. RŮŽIČKA, M.; PAPUGA, J.: Fatigue Life Evaluation of Components under Multiaxial Loading. [Research Report 205/99/25] Prague, CTU in Prague 1999. (in Czech).
  65. RŮŽIČKA, M.; PAPUGA, J.; BALDA, M.; SVOBODA, J.: Data Processing Line for Multiaxial Fatigue Computation and its Experimental Verification. In: AED 2004 [CD-ROM]. Glasgow 2004.
  66. SINES, G.: Failure of materials under combined repeated stresses with superimposed static stresses. [NACA-TN-3495]. Washington, NACA 1955.
  67. SINES, G.: Behavior of metals under complex static and alternating stresses. In: Metal Fatigue. Red. G. Sines a J.L. Waisman, New York, McGraw Hill 1959, pp. 145-469.
  68. SINGH, M. N. K.; G. GLINKA; R. N. DUBEY: Elastic-plastic stress-strain calculation in notched bodies subjected to non-proportional loading. Vol. 76, 1996, pp. 39-60.
  69. SOCIE, D. F.: Critical plane approaches for multiaxial fatigue damage assessment. In: Advances in Multiaxial Fatigue, ASTM STP 1191. Red. D. L. Dowell a R. Ellis, Philadelphia, American Society for Testing and Materials 1993, pp. 7-36.
  70. SPAGNOLI, A.: A new high-cycle fatigue criterion applied to out-of-phase biaxial stress state. International Journal of Mechanical Sciences 43, 2001, pp. 2581-2595.
  71. STEFANOV, S. H.: The curvilinear integral method: Testing 2 (under non-proportional pulsating axial force and internal pressure). Int. Journal of Fatigue, 18, 1996, No. 1, pp. 41-48.
  72. VIDAL-SALLÉ, E.; KENMEUGNE, B.; ROBERT, J. L.; BAHUAUD, J.: On a new multiaxial fatigue criterion based on a selective integration approach. In: Fatigue '96, Proc. of the Sixth Int. Fatigue Congress, Vol. II. Red. G. Lütjering, Berlin, Pergamon 1996, pp. 983-988.
  73. WANG, C. H.; BROWN, M. W.: A path-independent parametr for fatigue under proportional and nonproportional loading. Fatigue Fract. Engng. Mater. Struct., 16, 1993, No. 12, pp. 1285-1298.
  74. WANG, C. H.; BROWN, M. W.: Life prediction techniques for variable amplitude multiaxial fatigue-Part 1: Theories, Part 2: Comparison with experimental results. J. of Engng. Mater. Tech., Transactions of the ASME, 118, 1996, pp. 367-374.
  75. WEBER, B.: Fatigue multiaxiale des structures industrielles sous chargement quelconque. [PhD thesis]. Lyon, INSA Lyon 1999. http://csidoc.insa-lyon.fr/these/pont.php?id=weber
  76. XIA, Z.; KUJAWSKI, D.; ELLYIN, F.: Effect of mean stress and ratchetting strain on fatigue life of steel. Int. Journal of Fatigue, 18, 1996, No. 5, pp. 335-341.
  77. ZENNER, H.; HEIDENREICH, R.; RICHTER, I. Z.: Fatigue strength under nonsynchronous multiaxial stresses, Mat. Wiss und Werkstofftech 16, 1985, p. 101-112.
  78. ZENNER, H.; SIMBÜRGER, A.; LIU, J.: On the fatigue limit of ductile metals under complex multiaxial loading. Int. Journal of Fatigue 22, 2000, pp. 137-145.

papuga@pragtic.com

Fatigue Data Repository

Databases

Weld Data

Bike in-service record

Fatigue Strength estimation via Machine Learning methods

 

 

FABER Project

 

 

pyLife workshop 2023

 

Events, Lectures

Workshops on Computational Fatigue Analysis

Workshops on Computational Fatigue Analysis 2024 - Fatigue Crack Growth

2nd Workshop on Thermodynamics of Fatigue Process

1st Workshop on Thermodynamics of Fatigue Process

Recorded Lectures

D&DT for Aircraft Engineers

Subscribe to our mail list


 
 
 
Development in 2011-2014 supported by:
 
TACR
 
Alfa programme