Архив номеров

Google Scholar

Сейчас 45 гостей онлайн
Ulti Clocks content


УДК 539.432


Gladskyi M., Tymoshenko O., Koval V.
National Technical University of Ukraine «Kyiv Polytechnic Institute», Kyiv, Ukraine ( Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript )


NOTCH EFFECT ON CYCLIC DEFORMATION OF STRUCTURAL STEEL UNDER AXIAL AND TORSIONAL LOADING


Гладский М.Н., к.т.н., Тимошенко А.В., к.т.н., Коваль В.В.
НТУУ «Киевский политехнический институт», г. Киев ,Украина


ВЛИЯНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ НАПРЯЖЕНИЙ НА ЦИКЛИЧЕСКОЕ ДЕФОРМИРОВАНИЕ СТАЛИ 20 ПРИ РАСТЯЖЕНИИ И КРУЧЕНИИ

 

Аннотация. В данной работе исследуется влияние концентрации напряжений на усталостную долговечность стали 20 при осевом нагружении и испытаниях на кручение. Экспериментальные исследования проводились на трубчатых образцах с отверстием и без него при одноосном растяжении-сжатии и знакопеременном кручении. Критерий максимальных нормальных напряжений был использован в качестве контролируемого параметра программы испытаний. Эксперименты при кручении образцов без концентраторов продемонстрировали заниженные результаты по долговечности, которые не могут быть описаны с помощью теории максимальных нормальных напряжений. Однако, с учетом усталостного коэффициента концентрации теория максимальных нормальных напряжений дает удовлетворительные результаты для образцов с отверстием. Для оценки напряженно-деформированного состояния вблизи концентратора был использован, конечно-элементный, анализ. Усталостная прочность образцов с концентратором рассчитывалась на основании данных по долговечности для гладких образцов и значений усталостного коэффициента концентрации напряжений. Прогнозируемые значения долговечности для образцов с концентратором напряжений оказались консервативными, при чем для одноосного нагружения в меньшей мере по сравнению с результатами для кручения. Установлено, что прогнозирование долговечности может быть успешно выполнено согласно критерия Фатеми-Соси. Этот критерий основан на повреждаемости материала по сдвиговому типу, что отображает реальный механизм зарождения трещины,  наблюдаемый в экспериментах, как для гладких образцов, так и для образцов с концентратором при нагружении осевой силой и крутящим моментом.

Ключові слова: деформирование в зоне концентратора, деформация в зоне концентратора, напряжение в зоне концентратора, прогнозирование долговечности, низкоуглеродистая сталь.

 

1. Atzori B. Multi-axial fatigue behavior of a severely notched carbon steel. / Atzori B, Berto F, Lazzarin P, Quaresimin M. // - Int J Fatigue. -2006; - № 28: - С. 485-493.
2. Jen YM, Crack initiation life prediction for solid cylinders with transverse circular hole under in-phase and out-of-phase multiaxial loading. / Jen YM, Wang WW // - Int J Fatigue. -2005; - № 27: - С. 527-539.
3. Gao Z. An investigation of fatigue of a notched member. / Gao Z, Qui B, Wang X, Jiang Y // - Int J Fatigue. -2010; - № 32: - С. 1960-1969.
4. Sun GQ. Prediction of fatigue lifetime under multiaxial cyclic loading using finite element analysis. / Sun GQ, Shang DG // - Materials and Design. - 2010; - № 31: - С. 126–33.
5. Alfredsson B. Fatigue crack initiation an growth at holes in a high strength bianitic roller bearing steel when loaded with nonproportional shear and compressive cycles. / Alfredsson B, Watz V, Olsson E. // - Int J Fatigue. - 2011; - № 33: - С. 1244- 1256.
6. Tipton SM. Advances in multiaxial fatigue life prediction for components with stress concentrations. / Tipton SM, NelsonDV. // - Int J Fatigue. -1997; - № 19; - С. 503-515.
7. Thomson KD. Fatigue crack growth in notched and plain shafts subjected to torsion and axial loading. / Thomson KD, Sheppard SD. // - Engng Fract Mechanics. -1992; - № 43(1): - С. 55-71.
8. Ohkawa C. Notch effect on torsional fatigue of austenitic stainless steel: Comparison with low carbon steel. / Ohkawa C, Ohkawa I. // - Engng Fract Mechanics. - 2011; - № 78: - С. 1577-1589.
9. Kujawski D. Estimations of stress intensity factors for small cracks at notches. // - Fat. Fract. Engng. Mater. Struct. - 1991; - № 14: - С. 953-965.
10. Neuber H. Kerbspannungstehre, Springer, Berlin, 1958; Translation Theory of Notch Stress, U.S. Office of Technical Services, Washington, DC, 1961.
11. Fuhring H., Approximation functions for K-factors of cracks in notches. // - Int J Fracture. - 1973; - № 9: - С. 328-331.

 

.pdf