Fatigue properties of notched specimens made of FeP04 steel

Fatigue properties of the specimens with different notches made of FeP04 steel are presented. The specimens ware characterized by double symmetric lateral notches with a notch root radius ranging from ρ = 0.2 to 10 mm. The MTS 809 servo-hydraulic device was used for tests. All fatigue tests were performed under force control, by imposing a constant value of the nominal load ratio (R = 0) and a load amplitude Pa = 6 kN for the notch root ρ = 0.2 mm and 7 kN for the notch root ρ = 1.25; 2.5 and 10 mm. The test frequency varied from 13 and 15 Hz. During the tests under constant load fatigue weakening of the material and an increase in strain were observed.Подані втомні властивості зразків з подвійними симетричними боковими вирізами (радіуси концентратора від ρ = 0,2 до 10 mm) з сталі FeP04. Для випробувань використовували сервогідравлічний пристрій МТС 809. Втомні випроби виконані за постійного номінального коефіцієнта навантаження (R = 0), амплітуди навантаження 6 kN для радіуса концентратора ρ = 0,2 mm і 7 kN для радіусів ρ = 1,25; 2,5 і 10 mm. Частота навантаження 13...15 Hz. Під час випробувань з постійним втомним навантаженням спостерігали знеміцнювання матеріалу зі збільшенням деформованості.Представлены усталостные свойства образцов с двойными симметричными боковыми вырезами (радиусы концентратора от ρ = 0,2 до 10 mm) из стали FeP04. Для испытаний использовали сервогидравлическое устройство МТС 809. Усталостные испытания выполнены при постоянном значении номинального коэффициента нагружения (R = 0), амплитуде нагружения 6 kN для радиуса концентратора ρ = 0,2 mm и 7 kN для радиусов ρ = 1,25; 2,5 и 10 mm. Частота нагружения изменялась в пределах от 13 до 15 Hz. Во время испытаний с постоянным усталостным нагружением наблюдалось разупрочнение материала и увеличения деформируемости

Influence of oxygenation time on crack growth in titanium alloy under cyclic bending

The paper contains the results of tests on the fatigue crack growth in Ti–6Al–4V titanium alloy. Plane specimens of 4 mm in thickness with a unilateral notch were used. An analysis of crack growth was carried out for specimens without and after 2 and 4 h oxygenation process as well as fatigue crack growth rate was determined. From the test results it appears that the fatigue crack growth in the specimens without thermo-chemical treatment differs from the fatigue crack growth in the specimens after oxygenation. It has been also found that the applied surface treatment increases fatigue life of the considered alloy.Досліджено втомний ріст тріщин у титановому сплаві Ti–6Al–4V у вихідному стані та після високотемпературного насичення киснем на плоских зразках товщиною 4 mm з одностороннім боковим надрізом за навантаження згином. Виконано фрактографічний аналіз особливостей втомного росту тріщини і визначено її швидкість для різних станів металу: у вихідному та після 2 і 4 h насичення киснем. Виявлено, що хімікотермічна обробка впливає на втомний ріст тріщини, при цьому підвищується втомна довговічність.Исследован усталостный рост трещин в титановом сплаве Ti–6Al–4V в исходном состоянии и после высокотемпературного насыщения кислородом на плоских образцах толщиной 4 mm с односторонним боковым надрезом при нагружении изгибом. Проведен фрактографический анализ особенностей усталостного роста тещин и определена её скорость для разных состояний металла: в исходном и после 2 и 4 h насыщения кислородом. Выявлено, что химико-термическая обработка влияет на усталостный рост трещин, при этом повышается усталостная долговечность

Comparison of the calculated and experimental fatigue lives under non-proportional bending with torsion of 10hnap steel

The paper contains the results of fatigue tests of 10HNAP steel under nonproportional bending with torsion. The circular smooth specimens were tested. The tests were carried out at the fatigue test stands MZGS-200PL and MZGS-200L. The best results of experimental and calculation lives consistence for the considered materials was obtained using the criterion of maximum shear stresses in the critical plane and the Palmgren-Miner hypothesis of damage accumulation

Crack growth in FeP04 steel under cyclic tension for different notches on the basis of its microstructure

We present the results of experimental work carried out in order to analyze the initiation and propagation of fatigue cracks in FeP04 steel. The tests were performed in plane specimens under cyclic tension by keeping constant the nominal load ratio R = 0. Crack paths on the basis of the tested material microstructure were observed.Представлены экспериментальные результа­ты анализа зарождения и распространения усталостных трещин в стали FеР04. Испы­тания выполнены на плоских образцах при циклическом растяжении и постоянном номинальном коэффициенте асимметрии цикла R = 0. Рассмотрены пути распростра­нения трещин, исходя из микроструктуры материала

Review of formulas to describe the fatigue crack growth rate

The paper presents a review of formulas of fatigue crack growth rate. The equations are divided into three groups according to the fatigue damage parameters used, i.e. stress, strain or displacement and energy. The parameter K or its ∆K range corresponds to brittle materials and to the initial stage of the crack of elastic-plastic materials. The parameter ε or CTOD is used in elastic-plastic materials and plastic materials to describe the yield strength. The energy approach is based on J parameter or the strain energy density W and corresponds to the whole range of the crack growth rate curve.Подано формули для опису швидкості росту тріщини. Вони розділені на три групи відповідно до використаних параметрів руйнування, а саме: напруження, деформація чи переміщення, енергія. Коефіцієнт інтенсивності напружень K та його амплітуда ∆K використані для дослідження крихких матеріалів та початкової стадії росту тріщини у пружно-пластичних матеріалах. Енергетичний підхід ґрунтується на параметрі J або густині енергії деформації W.Представлены формулы для описания скорости роста трещины. Они разделены на три группы в соответствии с использованными параметрами разрушения, а именно: напряжение, деформация или перемещение, энергия. Коэффициент интенсивности напряжений K и его амплитуда ∆K использованы для исследования хрупких материалов и начальной стадии роста трещины в упругопластических материалах. Энергетический подход основан на параметре J или плотности энергии деформации W

Models of initiation fatigue crack paths proposed by Macha

Professor E. Macha devoted his academic life to solving the problems connected with randommultiaxial fatigue in components of machines and structures. In his studies he formulated stress, strain andenergy criteria related to critical plane concept. He also proposed several methods to determine critical planeposition. In particular, he formulated and verified weight functions applied in order to determine critical planeposition. The variance method constituted another significant contribution to the development of methods fordetermining critical plane position. Apart from these criteria, Macha was exploring energy approach in fatigue ofmaterials and the development of fatigue cracks.He has also observed that strain characteristics multiplied by stress amplitude determined at specimen half-lifeare applied to estimate fatigue life using energy criteria. However, for cyclically instable materials, stressamplitude value may differ a lot; therefore he proposed the method to determine energy fatigue characteristicsdirectly from experimental research

Crack growth of explosive welding zirconium-steel bimetal subjected to cyclic bending

The paper presents the fatigue test results including the cracks growth in the composite zirconium-steel subjected to oscillatory bending. Specimens of square cross-section without melted layer and with a melted layer were tested. In the specimens the net ratio of thickness of steel to zirconium layers was h1 : h2 = 2.5 : 1. It was observed that a higher fraction of the intermetallic inclusions near the interface increase the fatigue life. Two different interaction mechanisms between a crack and interface were observed

Fatigue crack growth in 2017A-T4 alloy subjected to proportional bending with torsion

The paper presents the results of tests on the fatigue crack growth for a constant moment amplitude under combined bending with torsion in the aluminium alloy AW-2017A-T4. The tests were performed under different values of the load ratio R. Plane specimens with stress concentrators in form of the external one-sided sharp notch were tested. A non-uniform fatigue cracks growth on both lateral surfaces of specimens was observed during experimental tests. Fatigue cracks were developing in the specimens in two stages; quarter-elliptic edge cracks were observed at the beginning, then evolving into through cracks

Fatigue crack growth in AlCu4Mg1 under nonproportional bending with torsion loading

The paper presents the experimental results of fatigue crack growth on AlCu4Mg1 aluminium alloy under proportional and non-proportional bending with torsion obtained at Opole University of Technology. Specimens with square sections and stress concentrations in the form of external one-sided sharp notches were used. The tests were performed in the high cycle fatigue regime for the stress ratio R = –1 and phase shift between bending and torsion loading equal to φ = 0; 45° and 90°. Three paths of loading were used: line, ellipse and circle. The fatigue crack growth was cyclically measured with use of the optical microscope (magnification of 25 times), strain gauges and computer allow to register signals of loading. In the tested specimens, it was possible to observe growth of cracks conforming with mixed mode I + III. The crack growths were non-uniform at both sides of the specimen surface, however the difference between crack lengths was rather small. In the biaxial tests, influence of bending was six times greater because of the notches in the bending plane. The test results were described by the stress intensity factor range, ∆K.Подано експериментальні результати втомного росту тріщин в алюмінієвому сплаві AlCu4Mg1 в умовах пропорційного і непропорційного згину з розтягом. Досліджено прямокутні зразки з концентратором на згин. Випроби виконано в умовах високочастотної втоми при R = –1 і торсійного навантаження φ = 0; 45° і 90°. Використано лінійне, еліптичне і колове навантаження. Втомний ріст тріщини виміряно за допомогою мікроскопа з 25-кратним збільшенням. Реалізовано I + III моди навантаження. Ріст тріщин на двох бокових поверхнях зразків неоднаковий, проте різниця в довжинах тріщини від концентратора несуттєва. Побудовані діаграми втомного росту тріщини для складного наватаження і показано, що вплив навантаження згином на розмах ∆K у п’ять разів сильніший порівняно з навантаженням закрутом.Представлены экспериментальные результаты усталостного роста трещин в алюминиевом сплаве AlCu4Mg1 в условиях пропорционального и непропорционального изгиба с растяжением. Использованы прямоугольные образцы с концентратором на изгиб. Исследовали в условиях высокочастотной усталости при R = –1 и торсионного нагружения φ=0; 45° и 90°. Использовали линейное, эллиптическое и круговое нагружение. Усталостный рост трещины измеряли с помощью микроскопа с 25-кратным увеличением. Реализованы I + III моды нагружения. Рост трещины на двух боковых поверхностях образцов неодинаков, но разница в длине трещины от концентратора несущественна. Построены диаграммы усталостного роста трещины для сложного нагружения и показано, что влияние нагружения изгибом на растяжение ∆K в пять раз сильнее, чем нагружения кручением

Fatigue tests of materials with the controlled energy parameter amplitude

Abstract The paper presents a procedure of the determination of the fatigue energy characteristic diagram by using a controlled strain energy parameter which can be an alternative to the well-known stress and strain fatigue curves description of structural materials. The work contains the results of fatigue tests carried out in accordance with the procedure shown in the paper. Obtained test results were presented on diagrams and critically discussed