Critical plane approach in stage i and stage ii of fatigue under multiaxial loading

This paper deals with the estimation problem of the critical plane orientation in multiaxial fatigue failure criteria. Experimental results from multiaxial proportional, nonproportional cyclic loading and variable-amplitude bending and torsion were used to determine the macroscopic fracture plane orientations and the fatigue lives. It was concluded that more important than macroscopic fracture plane orientation is the evolution (Stage I, Stage II) of fracture planes and an appropriate choice of the fatigue failure criterion for the fatigue life estimation

Area and point approaches in fatigue life evaluation under combined bending and torsion loading

We present a new nonlocal approach to nonuniform stress distribution, consisting in reduction of stresses to representative local ones in the critical plane for fatigue life calculation. The shear and normal stresses are averaged in two overlapping areas of different sizes on the critical plane. The proposed method is compared with the point (in critical distance) method and both are verified by fatigue tests under combined bending and torsion. Verification is done for the experimental and calculated fatigue lives with use of two multiaxial fatigue failure criteria.Представлен новый нелокальный подход к неравномерному распределению напряжений, который заключается в приведении напряжений к представительным локальным напряжениям в критической плоскости при расчете усталостной долговечности. Касательные и нормальные напряжения усредняются по двум перекрывающимся площадям различного размера, находящихся в критической плоскости. Проведено сравнение предлагаемого метода с точечным методом (по критическому расстоянию), выполнена проверка обоих методов при испытаниях на усталость в условиях совместного нагружения при изгибе и кручении. Проверка осуществлялась по полученным экспериментальным и расчетным значениям усталостной долговечности с применением двух критериев усталостного разрушения при сложном напряженном состоянии

Fatigue test data of corrosion-resistant explosively welded heterostructured plates

The file contains experimental results for seven different layerwise compositions of Ti Gr 1, Zr 700 alloys, and carbon steels subjected to fully reversed cyclic axial loading.This work was supported by the National Centre for Research and Development, Poland [grant number Techmastrateg2/412341/8/NCBR/2019]

Application of the weakest link concept to fatigue analysis of welded joints

W pracy przedstawiono oryginalny model wyznaczania rozkładu prawdopodobieństwa zniszczenia złączy spawanych wykorzystujący koncepcję najsłabszego ogniwa. Poprzez wprowadzenie charakterystyki zmęczeniowej materiału zastępczego uwzględniono niejednorodność strukturalną oraz naprężenia własne. Procedura identyfikacji właściwości mate- riału zastępczego wykorzystuje istniejące dane eksperymentalne uszeregowane w tzw. klasach FAT. Proponowany model uwzględnia również efekt skali poprzez jednoznaczne powiązanie parametru kształtu rozkładu z wielkością analizowanego elementu.The present paper presents an original model for evaluation of failure probability of welded joints. The S-N curve for substitute (equivalent) material is being introduced in order to govern the issue of material inhomogeneity and post-weld stress. Extraction of characteristics for this material is based on existing experimental data, categorized into FAT classes. Among that, the proposed model takes into account also the vo- lume effect

Averaging of strains over the critical plane in fatigue life assessments of notched specimens

W pracy przeanalizowano wpływ wielkości pola powierzchni uśredniania odkształcenia normalnego w płaszczyźnie krytycznej na ocenę trwałości zmęczeniowej próbek z karbem obrączkowym o dwóch promieniach zaokrąglenia dna karbu. W weryfikacji wykorzystano wyniki badań eksperymentalnych, zaczerpniętych z literatury, przeprowadzonych na ma- teriale AISI 1141 w dwóch stanach bez i po obróbce cieplnej. Obróbka cieplna zmieniła charakterystyki cykliczne materiału. Zmiana charakterystyki cyklicznej krzywej odkształcenia wyraźnie wpłynęła na wielkość obszaru uśredniania.The paper analyses the influence of the size of the area in averaging process of strains over critical plane on the calculated fatigue life. The averaged strain is used as nonlocal parameter in fatigue life calculation. The analysis is performed on experimental results obtained on specimens with different notch radius. Specimens were made of a vanadium-based microalloyed forging steel AISI 1141, in both as-forged (AF) and quenched and tempered (QT) conditions. Heat treatment has changed cyclic properties of the material. The change in the cyclic stress-strain curve by heat treatment has influenced the size of the averaging area

Zastosowanie dwuwymiarowego rozkładu prawdopodobieństwa inicjacji pęknięć w obliczeniach trwałości zmęczeniowej

W pracy przedstawiono metodę obliczania trwałości zmęczeniowej elementów o niejednorodnych rozkładach naprężeń zmiennych bazującą na dwuwymiarowym rozkładzie prawdopodobieństwa zniszczenia elementu. Zaproponowany dwuwymiarowy rozkład inicjacji pęknięcia zmęczeniowego wykorzystuje standardowe charakterystyki zmęczeniowe i pozwala na obliczenia trwałości zmęczeniowej dla dowolnego poziomu prawdopodobieństwa. Metoda została przeanalizowana przy wykorzystaniu badań zmęczeniowy próbek wykonanych z trzech stali konstrukcyjnych o różnej geometrii.The paper presents a methodology to determinate a two-dimensional probability distribution Pz of fatigue crack initiation as a function of fatigue life N and damage parameter ó/ĺ: Pz-N-ó/ĺ. The proposed probability function uses the parameters of standard fatigue curve and allows calculating the fatigue life of element with the non-uniform stress distribution

Fatigue test data of S355 steel and 7075-T651 aluminum alloy subjected to in-phase multiaxial cyclic loading with superposed static components

The provided data set includes the applied nominal stress amplitudes and mean values of cyclic loading, and the number of cycles to failure defined as a 20% drop in specimen stiffness. The hourglass-shaped specimens were subjected to cyclic uniaxial plane bending, torsion, and their in-phase combination. The data were collected to verify the multiaxial fatigue life prediction models of parametric form (standard models) and the recently developed model based on the Gaussian process (Karolczuk, A.; Słoński, M. Application of the Gaussian process for fatigue life prediction under multiaxial loading. Mech. Syst. Signal Process. 2022, 167, 108599). The full description of experimental tests can be found in Kluger, K.; Karolczuk, A.; Derda, S. Application of life-dependent material parameters to fatigue life prediction under multiaxial and non - zero mean loading. Materials (Basel). 2020, 13.THIS DATASET IS ARCHIVED AT DANS/EASY, BUT NOT ACCESSIBLE HERE. TO VIEW A LIST OF FILES AND ACCESS THE FILES IN THIS DATASET CLICK ON THE DOI-LINK ABOV

Fatigue test data of corrosion-resistant explosively welded heterostructured plates

The file contains experimental results for seven different layerwise compositions of Ti Gr 1, Zr 700 alloys, and carbon steels subjected to fully reversed cyclic axial loading.This work was supported by the National Centre for Research and Development, Poland [grant number Techmastrateg2/412341/8/NCBR/2019].THIS DATASET IS ARCHIVED AT DANS/EASY, BUT NOT ACCESSIBLE HERE. TO VIEW A LIST OF FILES AND ACCESS THE FILES IN THIS DATASET CLICK ON THE DOI-LINK ABOV

Modelowanie efektu gradient naprężeń na trwałość zmęczeniową przy zastosowaniu funkcji bazującej na rozkładzie Weibulla

In the present paper, a new approach is developed in order to take into account the stress gradient effect on fatigue life of structural components. The proposed approach is based on the weakest link concept in which the shape coefficient of the Weibull distribution becomes a function of a local damage parameter. The function simulates the experimentally observed relationship between the shape of the fatigue life distribution and the stress level. Such an approach allows one to calculate the global probability distribution of the fatigue life for notched structural components in a wide range of fatigue life regime: 10⁴-10⁷ cycles typically. For comparison purposes, the approach is applied to calculate the number of cycles to crack initiation of structural elements under three probability levels: 5%, 63% and 95%. The calculated lifetimes are compared with the lifetimes obtained from experiments performed on notched cruciform specimens and notched round specimens subjected to constant amplitude loading.W artykule zaprezentowano nową koncepcję uwzględnienia wpływu gradientu naprężeń na trwałość zmęczeniową elementów konstrukcyjnych. Przedstawione podejście bazuje na koncepcji najsłabszego ogniwa, w której współczynnik kształtu rozkładu Weibulla jest funkcją lokalnego parametru uszkodzenia. Zaproponowana funkcja symuluje obserwowany eksperymentalnie związek między kształtem rozkładu trwałości zmęczeniowej a amplitudą naprężenia. Podejście takie umożliwia wyznaczenie globalnego rozkładu prawdopodobieństwa zniszczenia dla elementów z karbem w szerokim zakresie trwałości: 10⁴-10⁷ cykli. Dla celów porównawczych zaproponowane podejście zostało zastosowane do obliczenia liczby cykli do inicjacji pęknięcia dla trzech poziomów prawdopodobieństwa, tj. 5%, 63% oraz 95%. Obliczone trwałości zmęczeniowe zostały porównane z trwałością eksperymentalną otrzymaną dla próbek krzyżowych z karbem oraz dla próbek cylindrycznych z karbem obrączkowym