ВЛИЯНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ НАПРЯЖЕНИЙ НА ЦИКЛИЧЕСКОЕ ДЕФОРМИРОВАНИЕ СТАЛИ 20 ПРИ РАСТЯЖЕНИИ И КРУЧЕНИИ
DOI:
https://doi.org/10.20535/2305-9001.2013.67.34322Ключові слова:
деформація в зоні концентратора, напруження в зоні концентратора, прогнозуваня довговічності, низковуглецева стальАнотація
В роботі досліджується вплив концентрації напружень на втомну поведінку сталі 20 при осьовому навантаженні та випробуваннях на кручення. Експериментальні дослідження проведено на трубчастих зразках з отвором та без концентратору при одновісному розтяганні-стисканні та знакозмінному крученні. Критерій максимальних нормальних напружень було використано в якості контролюючого параметру програми випробувань. Експерименти при крученні зразків без концентраторів продемонстрували занижені результати на втому, які не можуть бути описані за допомогою теорії максимальних нормальних напружень. Однак, з урахуванням втомного коефіцієнту концентрації теорія максимальних нормальних напружень дає задовільні результати для зразків з отвором. Для оцінки напружено- деформованого стану поблизу концентратора було використано скінченно-елементний аналіз. Втомна міцність зразків з концентратором розраховувалась на основі даних на довговічність для гладких зразків та значень втомного коефіцієнту концентрації напружень. Прогнозовані значення довговічності для зразків з концентратором напружень виявилися консервативними, при цьому для одновісного навантаження у меншій мірі в порівнянні з результатами для кручення. Встановлено, що прогнозування довговічності може бути успішно виконане згідно критерію Фатемі-Сосі. Цей критерій заснований на пошкоджуваності матеріалу по зсувному типу, що відображує реальний механізм зародження тріщини, спостерігаємий у експериментах як для гладких зразків так і для зразків з концентратором при навантаженні осьовою силою та крутним моментом.
Посилання
1. Atzori B, Berto F, Lazzarin P, Quaresimin M. Multi-axial fatigue behavior of a severely notched carbon steel. Int J Fatigue 2006;no28:pp. 485-93.
2. Jen YM, Wang WW. Crack initiation life prediction for solid cylinders with transverse circular hole under in-phase and out-of-phase multiaxial loading. Int J Fatigue 2005;no27:pp. 527-39.
3. Gao Z, Qui B, Wang X, Jiang Y. An investigation of fatigue of a notched member. Int J Fatigue 2010;no32:pp. 1960-9.
4. Sun GQ, Shang DG. Prediction of fatigue lifetime under multiaxial cyclic loading using finite element analysis. Materials and Design 2010;no31:pp. 126–33.
5. Alfredsson B, Watz V, Olsson E. Fatigue crack initiation an growth at holes in a high strength bianitic roller bearing steel when loaded with non-proportional shear and compressive cycles. Int J Fatigue 2011;no33:pp. 1244-56.
6. Tipton SM, Nelson DV. Advances in multiaxial fatigue life prediction for components with stress concentrations. Int J Fatigue 1997;no19;pp. 503-15.
7. Thomson KD, Sheppard SD. Fatigue crack growth in notched and plain shafts subjected to torsion and axial loading. Engng Fract Mechanics 1992;no43(1):pp. 55-71.
8. Ohkawa C, Ohkawa I. Notch effect on torsional fatigue of austenitic stainless steel: Comparison with low carbon steel. Engng Fract Mechanics 2011;no78:pp. 1577-89.
9. Kujawski D. Estimations of stress intensity factors for small cracks at notches. Fat. Fract. Engng. Mater. Struct. 1991;no14: pp. 953-65.
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 Fracture1973;no9:pp. 328-31.
##submission.downloads##
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, яка дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
