DOI: https://doi.org/10.20535/2305-9001.2012.66.38586

ON SOME METHOD OF THE FATIGUE LIFETIME CALCULATION UNDER COMBINED COMPLETELY REVERSED CYCLIC BENDING AND TORSION

В. П. Голуб, В. И. Крижановский, В. Н. Пелых

Abstract


The problem of fatigue lifetime calculation of material specimens under combined completely reversed cyclic bending and torsion loading is solved. Solid prismatic and thin walled tubular specimens made of isotropic metal materials have been the subject of this investigation. The method for solving of the problem considered is based on a nonlinear model of the boundary state under combined bending and torsion. The model establishes the relation between bending stress and torsion stress amplitudes is given by an exponential transcendental function. The resolving equations for the fatigue lifetime calculation have been formulated within the frame work of the boundary state model suggested. The material constants of the model were determined from pure cyclic bending and pure cyclic torsion test data as well as from identity combined bending and torsion test. The number of cycles to failure of specimens made of non-ferrous alloys, alloy steel and heat-resistant steel under combined bending and torsion as a function of bending stress amplitude, shear stress amplitude and maximum shear stress have been calculated. Calculation results have been approved experimentally

Keywords


multicycle fatigue; solid prismatic specimens; thin-walled tubular specimens; isotropic metal materials; combined cyclic bending and torsion; completely reversed loading; fatigue lifetime

References


1. HjejvudR.B. Proektirovaniesuchetom ustalosti. Perevod s anglijskogo. Moscow: Mashinostroenie, 1969, 504 p.

2. Serensen S.V., Kogaev V.P., Shnejderovich R.M. Nesuwaja sposobnost' i raschety detalej mashin na prochnost'. Spravochnoe posobie. Moscow: Mashinostroenie, 1975, 488 p.

3. Vorob'ev A.Z., Ol'kin B.I., Stebnev V.N., Rodchenko T.S. Soprotivlenie ustalosti jelementov konstrukcij. Moscow: Mashinostroenie, 1990, 240 p.

4. Birger I.A. Uslovie ustalostnoj prochnosti pri slozhnom naprjazhennom sostojanii. Sb. statej CIAM. Moscow: Oborongiz, 1952, no 7, pp. 31-39.

5. Gough H.J., and Pollard H.V. The strength of metals under combined alternating stresses. Proc. IME., 1935, Vol.131, pp. 3-54.

6. Golub V.P., Pogrebnjak A.D. Vysokotemperaturnoe razrushenie materialov pri ciklicheskom nagruzhenii. Kiev: Nauk. dumka, 1994, 228 p.

7. Golub V.P., Krizhanovskij V.I., Pogrebnjak A.D. International Applied Mechanics, 2004, Vol. 40, no 11. pp. 106-115.

8. Golub V.P., Krizhanovskij V.I., Pogrebnjak A.D. Mechanics of Composite Materials, 2004, Vol 40, no 1. pp. 65-82.

9. Golub V.P., Pelykh V.N., Pogrebnjak A.D. Journal of Mechanical Engineering of the National Technical University of Ukraine “Kyiv Politechnic Institute”, 2010, no 58, pp. 177-182.

10. Pelikh V.M. Research Bulletin of the National Technical University of Ukraine “Kyiv Politechnic Institute”, 2011, no 6. pp. 114-119.

11. Kachanov L.M. Osnovy mehaniki razrushenija. Moscow: Nauka, 1974, 312 p.

12. Kazenina A.D., Manevich S.L., Filimonov G.N. Prochnost' materialov i jelementov konstrukcij. [Durability of materials and elements of designs]. Leningrad: Izd-vo Leningradskogo korablestroitel'nogo instituta, 1985, pp. 40-46.

13. Panfilov J.A.Strength of Materials, 1981, no 1. pp. 49-53.

14. Shamanin J.A.Strength of Materials, 1984, no 12. pp. 26-35.


GOST Style Citations


1.           Хэйвуд Р.Б. Проектирование с учетом усталости // Перевод с английского. – Москва: Машиностроение, 1969. – 504 с.

 

2.           Серенсен С.В., Когаев В.П., Шнейдерович Р.М. Несущая способность и расчеты деталей машин на прочность. Справочное пособие. – Москва: Машиностроение, 1975. – 488 с.

 

3.           Воробьев А.З., Олькин Б.И., Стебнев В.Н., Родченко Т.С. Сопротивление усталости элементов конструкций. – Москва: Машиностроение, 1990. – 240 с.

 

4.           Биргер И.А. Условие усталостной прочности при сложном напряженном состоянии // Сб. статей ЦИАМ.- №7. –Москва: Оборонгиз, 1952. –С. 31-39.

 

5.           Gough H.J., and Pollard H.V. The strength of metals under combined alternating stresses // Proc. IME. – 1935. – Vol.131, pp. 3-54.

 

6.           Голуб В.П., Погребняк А.Д. Высокотемпературное разрушение материалов при циклическом нагружении. – Киев: Наук. думка, 1994. – 228 с.

 

7.           Голуб В.П., Крижановский В.И., Погребняк А.Д. Метод расчета усталостной прочности металлических и композитных материалов при асимметричном многоцикловом нагружении // Прикл. механика. – 2004. – Том 40, №11. – С. 06-115.

 

8.           Голуб В.П., Крижановский В.И., Погребняк А.Д. К расчету предельного состояния армированных пластиков и неориентированных полимеров при асимметричном многоцикловом растяжении-сжатии // Механика композитных материалов. – 2004. – Том 40, №1. – С. 65-82.

 

9.           Голуб В.П., Пелых В.Н., Погребняк А.Д. Прогнозирование усталостной долговечности призматических металлических стержней при асимметричном растяжении-сжатии методом эквивалентных напряжений // Вісник Національного технічного університету України «КПІ». Машинобудування. – 2010. – №58. – С. 177-182.

 

10.         Пелих В.М. Визначення довговічності конструкційних алюмінієвих сплавів за умови асиметричного розтягнення-стиснення // Наукові вісті Національного технічного університету „КПІ”. – 2011. – №6. С. 114-119.

 

11.         Качанов Л.М. Основы механики разрушения. – Москва: Наука, 1974. – 312 с.

 

12.         Казенина А.Д., Маневич С.Л., Филимонов Г.Н. Сопротивление усталости конструкционных сталей циклическим кручением с изгибом. Прочность материалов и элементов конструкций. – Ленинград: Изд-во Ленинградского кораблестроительного института. – 1985. – С. 40-46.

 

13.         Панфилов Ю.А. Описание предельного состояния при переменной двухосной напряженности и его применение в расчетах. Сообщ. 1. Простое нагружение // Пробл. Прочности. – 1981, № 1. – С. 49-53.

 

14.         Шаманин Ю.А. Усталостная прочность α-титановых сплавов при синфазном действии переменных нормальных и касательных напряжений // Пробл. прочности. – 1984, №12. – С. 26-35.





Copyright (c) 2020 Journal of Mechanical Engineering NTUU "Kyiv Polytechnic Institute"