Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Đánh giá tuổi thọ mỏi của mối hàn với sự xem xét trạng thái ứng suất/ biến dạng đa trục cục bộ và ứng suất/biến dạng dư xác định bằng phương pháp số
Tóm tắt
Bài báo này đề xuất một phương pháp tính toán để ước lượng tuổi thọ khởi phát nứt mỏi bằng cách xem xét ứng suất dư do hàn như một ứng suất ban đầu. Phương pháp số này có thể được sử dụng để phân tích định lượng ảnh hưởng của ứng suất dư tới tổn thương mỏi tích lũy. Để thu được phân bố ứng suất dư do hàn, các phân tích phần hữu hạn (FE) cũng như các phép đo đã được thực hiện. Dựa trên phương pháp mặt phẳng quan trọng, phân tích tham số tổn thương được thực hiện với sự xem xét cả ứng suất dư do hàn và tải trọng hai chiều. Sau đó, tính hợp lệ của phương pháp số đề xuất được xác minh thông qua phân tích kết quả thử nghiệm mỏi của một số mối hàn điển hình. Kết luận cho thấy rằng kết quả của phương pháp hiện tại gần với giá trị thực nghiệm hơn so với phương pháp công thức kinh nghiệm trong việc ước lượng tuổi thọ khởi phát nứt mỏi của các kết cấu hàn.
Từ khóa
#tuổi thọ mỏi #ứng suất dư #phân tích phần hữu hạn #mối hàn #nứt mỏiTài liệu tham khảo
Bonacuse, P.J. and Kalluri, S. (1995). “Elevated temperature axial and torsional fatigue behavior of Haynes 188..” Journal of Engineering Materials and Technology, 117, pp. 191.
Brown, M.W. and Miller, K.J. (1973). “A theory for fatigue under multiaxial stress-strain conditions..” Proceeding of Institute of Mechanical Engineers, 187, pp. 745–755.
BS 7910. (2013). Guide to methods for assessing the acceptability of flaws in metallic structures. British Standards Institution, UK.
Chen, X.Y. (1990). Submarines and low cycle fatigue of submarines structure. National Defense Industry Publishing, Beijing, China.
Chu, C.C. (1995). “Fatigue damage calculation using the critical plane approach..” Journal of Engineering Materials and Technology, 117, pp. 41–49.
Cui, W.C, Wang, F. and Huang, X.P. (2011). “A unitied fatigue life prediction method for marine structures..” Marine Structures, 24, pp. 153–181.
Fatemi, A. and Kurat, H.P. (1988). “Multiaxial fatigue life prediction under the influence of mean stress..” Journal of Engineering Materials and Technology, 110, pp. 380–388.
Fatemi, A. and Socie, D.F. (1988). “A critical plane approach to multiaxial fatigue damage including out-of-phase loading..” Fatigue & Fracture of Engineering Materials & Structures, 14, pp. 149–165.
Feltner, C.E. and Morrow, J. (1961). “Microplastic strain hysteretic energy as a criterion for fracture..” Journal of Basic Engineering, 1, pp. 15–22.
Fricke, W. (2013). “IIW guideline for the assessment of weld root fatigue..” Weldingin the World, 57, pp. 753–791.
Garud, Y.S. (1981). “A new approach to the evaluation of fatigue under multiaxial loading. ASME..” Journal of Engineering Materials and Technology, 103, pp. 118–125.
Gough, H.J. and Pollard, H.V. (1935). “The strength of metals under combined alternationg stresses..” Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, 131, pp. 3–103.
Hobbacher, A. (2009). Recommendations for fatigue design of welded joints and components. IIW doc. XIII-2151r4-07/XV-1254r4-07.
Huang, X.P, Cui, W.C. and Shi, D.X. (2002). “Calculation of fatigue life of surface cracked high-strength steel weld plate subjected to combination of compressive and bending stresses..” Journal of Mechanical Strength, 24, pp. 413–416.
Karolczuk, A. and Macha, E. (2005). “A review of critical plane orientations in multiaxial fatigue criteria..” International Journal of Fatigue, 134, pp. 267–304.
Kilpatrick, I.M. (1990). “The fatigue characteristics of submarine structures subjected to external pressure cycling..” Ship mechanics intelligence, 2, pp. 36–47.
Li, L.B, Pan, G.S, et al. (2010). “Numerical simulation and experiments study of welding residual stress of conecylinder pressure hull of high tensile strength steel..” Journal of Ship Mechanics, 14, pp. 1144–1150.
Manson, S.S. and Halford, G.R. (1981). “Practical implementation of the double linear damage rule and damage curve approach for treating cumulative fatigue damage..” International Jouranl of Fracture, 17, pp. 169–172.
Morrow, J. (1968). Fatigue properties of metals, section 3.2. In: Fatigue Design Handbook, Pub. No. AE-4. SAE, Warrendale, PA, USA.
Radaj, D, Sonsino, C.M. and Fricke, W. (2007). Fatigue assessment of welded joints by local approaches. Woodhead Publishing Limited, Cambridge, UK.
Rörup, J. (2005). “Mean compressive stresses-experimental and theoretical investigations into their influence on the fatigue strength of welded structures..” Journal of Strain Analysis, 40, pp. 631–642.
Shang, D.G. and Wang, D.J. (2007). Multiaxial fatigue strength. Science Publishing, Beijing, China.
Shen, W, Yan, R.J, Barltrop, N, et al. (2016). “Fatigue crack growth analysis of T junction under biaxial compressivecompressive loading..” Engineering Fracture Mechanics, 154, pp. 207–224.
Shen, W, Yan, R.J, Liu, E.Q, et al. (2015). “Fatigue growth behaviour for surface crack in welding joints under combined compressive and bending stresses..” International Journal of Fatigue, 77, pp. 50–63.
Shi, D.X, Geng, F, et al. (2000). “Analysis of fatigue crake initiation life of submarine structure..” Journal of Harbin Engineering University, 2, pp. 95–98.
Smith, R.N, Watson, P. and Topper, T.H. (2010). “A stressstrain function for the fatigue of metals..” Journal of Materials, 5, pp. 767–778.
Song, T.K, Bae, H.R, Kim, Y.J, et al. (2010). “Numerical investigation on welding residual stresses in a PWR pressurizer safety/relief nozzle..” Fatigue & Fracture of Engineering Materials & Structures, 33, pp. 689–702.
Sonsino, C.M. (1995). “Multiaxial fatigue of welded joints under in-phase and out-of-phase local strains and stresses..” International Journal of Fatigue, 17, pp. 55–70.
Sonsino, C.M. (2009). “Effect of residual stresses on the fatigue behaviour of welded joints depending on loading conditions and weld geometry..” International Journal of Fatigue, 31, pp. 88–101.
Tan, J.M.L, Fitzpatrick, M.E. and Edwards, L. (2007). “Stress intensity factors for through-thickness cracks in a wide plate: derivation and application to arbitrary weld residual stress fields..” Engineering Fracture Mechanics, 74, pp. 2030–2054.
Wang, D.P, Zhang, H, et al. (2016). “Residual stress effects on fatigue behaviour of welded T-joint:A finite fracture mechanics approach..” Materials and Design, 91, pp. 211–217.
Wang, Y.F, Cui, W.C, et al. (2008). “The extended McEvily model for fatigue crack growth analysis of metal structures..” International Journal of Fatigue, 30, pp. 1851–1860.
Webster, G.A. and Ezeilo, A.N. (2001). “Residual stress distributions and their influence on fatigue lifetimes..” International Journal of Fatigue, 23, pp. 375–383.
Zamrik, S.Y, Mirdamadi, M. and Davis, D.C. (1993). “A proposed model for biaxial fatigue analysis using the triaxiality factor concept..” Advance in Multiaxial Fatigue, pp. 1065–1085.