کد مقاله کد نشریه سال انتشار مقاله انگلیسی نسخه تمام متن
11003931 1463706 2018 29 صفحه PDF دانلود رایگان
عنوان انگلیسی مقاله ISI
A gradient-based multiaxial criterion for fatigue crack initiation prediction in components with surface roughness
ترجمه فارسی عنوان
معیار چند ضلعی مبتنی بر گرادینت برای پیش بینی شروع ترک خستگی در اجزای با زبری سطح
کلمات کلیدی
شروع ترک خستگی زبری سطح، روش های عنصر محدود خسارت چندضلعی، گرادیان استاتیک،
ترجمه چکیده
در این تحقیق حاضر روش هایی برای پیش بینی محل باز شدن ترک های حاشیه ای و طول عمر خستگی اجزای سازنده با زبری سطح ارائه شده است. توپوگرافی سطح با تفاوتی سنجی نور سفید اندازه گیری می شود و به صراحت در مدل های عناصر محدود عددی مورد استفاده قرار می گیرد. زمینه های استرس میکرو پک در معیارهای شروع چندگانه و یکسانی ترک وجود دارد که در آن گرادیان تنش نسبی گنجانده شده است. پیش بینی های عددی با نتایج آزمون برای نمونه های آلومینیومی استوانه ای با زبری سطح متخلخل متخلخل مقایسه شده است. پارامترهای خسارت بر اساس میانگین میدان های استرس بیش از یک فاصله مشخص در بالاترین نقطه های میکروسکوپی قرار گرفته اند که ترک ها به شکست می افتند. پیش بینی های طول عمر با استفاده از یک ضریب آسیب چند ضلعی با اصلاح گرادینت و زمینه های استرس الاستیک- پلاستیک نشان داد که با آزمایش ها همبستگی خوبی دارد. معیارهای یک طرفه، معیارهای بدون اصلاح گرادینت و معیارهای بر اساس خطوط استرس خطی خطی، بیش از حد محافظه کارانه بودند. در بعضی از نمونه ها، محل شکست را نمی توان با معیار آسیب پیشنهادی مشخص کرد. این احتمالا به دلیل حضور ضعف های ریز ساختاری در نزدیکی حفره های میکرو است، که منجر به کوتاهتر شدن مراحل اولیه می شود که به وضوح به واسطه هندسه توصیف نمی شود. به این نتیجه رسیده است که حل توپوگرافی سطحی و حسابداری برای این هندسه در یک مدل عنصر جزئی محدود، یک رویکرد پیش بینی کننده را در زمانی که تنش های چند لبه به حساب می آیند، اما اهمیت ریزساختار نیاز بیشتری به توجه دارد.
موضوعات مرتبط
مهندسی و علوم پایه سایر رشته های مهندسی مهندسی مکانیک
چکیده انگلیسی
The current study presents methods to predict the governing crack initiation site and fatigue crack initiation life of components with surface roughness. The surface topography is measured with white light interferometry and explicitly accounted for in detailed finite element models. The micro-notch stress fields are used in multiaxial and uniaxial crack initiation criteria where the relative stress gradient is included. The numerical predictions are compared with test results for cylindrical aluminum specimens with axi-symmetric surface roughness. Damage parameters based on the average stress fields over a certain distance were found to be highest in the micro-notches where cracks grew to failure. Lifetime predictions using a multiaxial damage criterion with a gradient correction and elastic-plastic stress fields showed good correlation with the experiments. Uniaxial criteria, criteria without gradient correction, and criteria based on linear elastic stress fields were found to be overly conservative. In some specimens, the failure location could not be identified by the proposed damage criterion. This is likely due to the presence of microstructural weaknesses near the micro-notches, leading to shorter initiation lives that cannot be described by geometry alone. It is concluded that resolving the detailed surface topography and accounting for this geometry in a detailed finite element model provide a predictive approach when multiaxial stresses are accounted for, but the importance of microstructure needs further attention.
ناشر
Database: Elsevier - ScienceDirect (ساینس دایرکت)
Journal: International Journal of Fatigue - Volume 117, December 2018, Pages 384-395
نویسندگان
, , ,