Abstract
Life assessment of structural components subjected to variable amplitude loading is usually based on the assumption of some cumulative damage rule. Many attempts have been made to describe the fatigue damage process that leads most often first to crack initiation and then to the material fatigue failure. Cumulative damage rules generally address uniaxial variable amplitude stress states. The present paper aims to present the adaptation of these damage models to multiaxial fatigue by the use of multiaxial fatigue criterion. The proposed procedure has one twofold aspect: a) the multiaxial endurance criterion is extended to the finite life domain b) one uniaxial stress cycle equivalent to the encountered complex multiaxial stress cycle is calculated by the multiaxial fatigue criterion. The equivalence is assumed on the basis of the material fatigue life. The proposed methodology is a priori available with any fatigue criterion and any cumulative damage theory.
Kurzfassung
Die Lebensdauerabschätzung von Strukturbauteilen, die einer Belastung mit variabler Amplitude unterworfen werden, basiert üblicherweise auf der Annahme einiger lokaler Schädigungsregeln. Es wurde viele Versuche unternommen, um den Schädigungsprozess infolge Ermüdung zu beschreiben, der in der überwiegenden Zahl der Fälle zunächst zur Rissinitiierung und zum Werkstoffversagen durch Ermüdung in einer Rissfortschrittsphase führt. Kumulative Schädigungsregeln adressieren allgemein Spannungszustände unter einachsiger variabler Beanspruchungsamplitude. Der vorliegende Beitrag zielt darauf ab, unter Nutzung eines multiaxialen Ermüdungskriteriums die Adaption dieser Schädigungsmodelle auf die multiaxiale Ermüdung darzustellen. Der propagierte Ansatz hat einen zweifachen Hintergrund: a) Das mutliaxiale Beständigkeitskriterium wird in den Bereich der begrenzten lebensdauer erweitert. b) Der dem entsprechenden multiaxialen Spannungszyklus äquivalente einachsige Spannungszyklus wird mittels des multiaxialen Ermüdungskriteriums berechnet. Die propagierte Methodologie ist a priori für alle Ermüdungskriterien und alle kumulativen Schädigungstheorien verfügbar.
References
1 Robert, J. L.: Contribution à l'étude de la fatigue multiaxiale sous sollicitations périodiques ou aléatoires, PhD Thesis, INSA de Lyon, No. 92ISAL0004 (1992)Search in Google Scholar
2 Vidal, E.; Kenmeugne, B.; Robert, J. L.; Bahuaud, J.: Fatigue life prediction of components using multiaxial criteria, Pineau, A.; Cailletaud, G.; Lindley, T. C. (Eds.) Multiaxial Fatigue and Design, ESIS 21, Mechanical Engineering Publications (1996), London, pp. 365–378Search in Google Scholar
3 Fatemi, A.; Yang, L.: Cumulative fatigue damage and life prediction theories: a survey of the state of the art for homogeneous materials, Int J. of Fatigue, 20, No.1 (1998), pp. 9–3410.1016/S0142-1123(97)00081-9Search in Google Scholar
4 Anago, G. F.: Endommagement par fatigue de l'aluminium. Cas des alliages 1200 et 5005, PhD Thesis, Université Nationale du Bénin, No.05 (2000)Search in Google Scholar
5 Ngargueudedjim, K.: Contribution à l'étude des lois d'endommagement en fatigue, PhD Thesis, INSA de Lyon, No. 03ISAL0025 (2003)Search in Google Scholar
6 Simbürger, A.: Festigkeitsverhalten zäher Werkstoffe bei einer mehrachsigen, phasenvershobenen Schwingbeanspruchung mit körperfesten und veränderlichen Hauptspannungsrichtungen, LBF Darmstadt, Bericht Nr. FB-121 (1975)Search in Google Scholar
7 Mielke, S.: Festigkeitsverhalten metallischer Werkstoffe unter zweiachsiger schwingender Beanspruchung mit verschiedenen Spannungs-Zeit-verläufen, Dissertation, RWTH Aachen (1980)Search in Google Scholar
8 Heidenreich, R.; Richter, I.; Zenner, H.: Schubspannungsintensitätshypothese – Weitere experimentelle und theoretische Untersuchungen, Konstruktion36 (1984), pp. 99–104Search in Google Scholar
9 Froustey, C.; Lasserre, S.: Fatigue des aciers sous sollicitations combinées. Application à l'acier 30NCD16, Rapport Dret-Lamef-Ensam, ENSAM-Talence (1988)Search in Google Scholar
10 Fogue, M.: Critère de fatigue à longue durée de vie pour des états multiaxiaux de contraintes sinusoïdales en phase et hors phase, PhD Thesis, INSA de Lyon, No 87ISAL0030 (1987)Search in Google Scholar
11 Dang Van, K.: Macro-micro approach in high cycle multiaxial fatigue, D. L.McDowell, R.Ellis (Eds.): Advances in multiaxial fatigue, ASTM STP 1191, ASTM, Philadelphia (1993), pp. 120–13010.1520/STP24799SSearch in Google Scholar
© 2006, Carl Hanser Verlag, München