Fatigue crack growth model for arbitrary planar cracks subjected to non-uniform stress field induced by variable amplitude loading

Pasi Lindroth

    Tutkimustuotos: Doctoral ThesisMonograph

    Abstrakti

    Syklisesti kuormitetut mekaaniset komponentit sisältävät materiaalivirheitä, joita voidaan analysoida käyttämällä lineaariselastista murtumismekaniikkaa. Särönkasvumallit käyttävät jännitysintensiteettikerrointa ja jännityssuhdetta kuvaamaan särön kasvua ajavaa voimaa. Jännitysintensiteettikertoimen määrittäminen on usein vaikeaa, koska jännityskenttä on monimutkainen. Tämä johtuu rakenteiden geometriasta, valmistuksessa syntyvistä jäännösjännityksistä ja monimutkaisesta särögeometriasta. Monimutkaisissa tapauksissa jännitysintensiteetti kerroin voidaan kuitenkin laskea käyttämällä painofunktiomenetelmää. Painofunktioratkaisuja on julkaistu monille särögeometrioille, kuten reuna-, pintaja kulmasärölle. Painofunktio mielivaltaisen muotoisille säröille vaatii kuitenkin vielä kehittämistä. Nykyiset painofunktiot mielivaltaisille säröille ovat riittävän tarkkoja jos särö sijaitsee materiaalin sisällä, mutta reuna- ja pintasäröjen tapauksessa tulokset voivat olla liian epätarkkoja. Tästä syystä työssä on kehitetty uusi painofunktio näille särötyypeille. Kehitetty painofunktio on yhdistetty särön kärjen plastisoitumiseen perustuvaan särönkasvumalliin. Kehitettyä menetelmää voidaan käyttää analysoimaan mielivaltaisen muotoisen särön kasvua. Tärkeä piirre käytetyssä särönkasvumallissa on särön kärjen pyöristymä ρ*, jonka oletetaan olevan materiaalivakio. Työssä esitellään myös uusi menetelmä ρ*:n määrittelemiseksi käyttämällä murtolujuutta ja materiaalin teoreettista lujuutta. Teoreettinen lujuus voidaan arvioida kimmokertoimesta, jolloin ρ* voidaan määrittää kahdesta hyvin tunnetusta materiaaliparametrista. Kehitetty särönkasvumalli on verifioitu vertaamalla tuloksia aikaisemmin julkaistuihin kokeellisiin tuloksiin. Nämä tapaukset sisältävät monimutkaisia jännityskenttiä ja geometrioita. Valitut tapaukset liittyvät käytännössä esiintyviin vaurioihin, kuten hitsausliitoksien ja venttiilijousien väsymiseen. Menetelmää käytetään myös tutkimaan alkusärön geometrian ja jäännösjännitysten vaikutusta rakenteen elinikään.
    Julkaisun otsikon käännösFatigue crack growth model for arbitrary planar cracks subjected to non-uniform stress field induced by variable amplitude loading
    AlkuperäiskieliEnglanti
    PätevyysTohtorintutkinto
    Myöntävä instituutio
    • Aalto-yliopisto
    Valvoja/neuvonantaja
    • Marquis, Gary, Vastuuprofessori
    • Glinka, Grzegorz, Ohjaaja
    Kustantaja
    Painoksen ISBN978-952-60-5836-8
    Sähköinen ISBN978-952-60-5837-5
    TilaJulkaistu - 2014
    OKM-julkaisutyyppiG4 Tohtorinväitöskirja (monografia)

    Tutkimusalat

    • painofunktiomenetelmä
    • murtumismekaniikka
    • väsyminen

    Sormenjälki

    Sukella tutkimusaiheisiin 'Fatigue crack growth model for arbitrary planar cracks subjected to non-uniform stress field induced by variable amplitude loading'. Ne muodostavat yhdessä ainutlaatuisen sormenjäljen.

    Siteeraa tätä