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New development in the FKM guideline
No full textThe present paper is intended to give a rough overview on the approach specified for fatigue assessment in the German guidelines for an assessment of the strength of components published by the Forschungskuratorium Maschinenbau (FKM). Ongoing work of an actual research project stimulated by this committee is shortly outlined. Finally, the new proposal for taking account of the so called size effect is presented and discussed in some detail
Structural strains for assessment of structural durability of welded joints - a conceptual frame
No full textEin Schädigungsparameter mit kritischem Ebenen Verfahren für nichtproportionale Beanspruchungen im Rahmen der FKM-Richtlinie
No full textIm Rahmen der FKM-Richtlinie können zurzeit Bauteile unter einachsigen,
mehrachsig proportionalen sowie mehrachsig nichtproportionalen Beanspruchungen
bewertet werden. Für mehrachsig, nichtproportionale Beanspruchungen werden
Näherungslösungen empfohlen welche für den Ermüdungsfestigkeitsnachweis eine
konservative Abschätzung der Interaktion der Lastkomponenten vorgeben. Mit dieser
Vorgehensweise bleiben vorhandene Bauteilreserven möglicherweise ungenutzt.
Zusätzlich ist eine Koordinatenvarianz im Ermüdungsfestigkeitsnachweis vorhanden.
Um eine weniger konservative und gleichzeitig koordinateninvariante Bewertung der
Ermüdungsfestigkeit durchzuführen wird ein Schädigungsparameter vorgestellt der mit
dem Verfahren der kritischen Schnittebenen angewandt werden kann. Der
Schädigungsparameter wird angepasst um im Rahmen der FKM-Richtlinie verwendet
werden zu können. Die neue Berechnungsvorschrift wird anschließend an einer
Datenbank getestet und die Treffsicherheit im Vergleich zu den experimentellen
Befunden ausgewertet. Dabei werden Ermüdungslebensdauern von Bauteilen unter
mehrachsig proportionalen, nichtproportionalen sowie variablen und konstanten
Beanspruchungen untersucht. Die mit der Methode ermittelten Ergebnisse werden mit
der Treffsicherheit der aktuellen Berechnungsvorschrift der FKM-Richtlinie verglichen
Erweiterung des Festigkeitsnachweises nach dem Örtlichen Konzept zur Berücksichtigung von randschichtbehafteten Bauteilen
No full text
Short crack approach for multiaxial fatigue assessment – Kurzrisskonzept zur Lebensdauerbewertung bei
No full textA significant part of the fatigue life is spent during short crack
growth. Therefore, modelling of short fatigue crack growth offers
an opportunity to improve the accuracy of numerical life assessment.
Besides stating some general remarks on the short crack approach
itself and on multiaxial fatigue criteria, a short crack growth
based fatigue life prediction approach for multiaxial non-proportional
loading is presented. This approach accounts for the geometrical
size effect by considering the geometry correction functions
for semi-elliptical surface cracks in inhomogeneous gradient stress
fields. The geometrical size effect is becoming significant for notch
radii smaller than four times the defined technical crack size. Additionally,
life influencing factors due to the statistical size effect
have been taken into account. The comparison of calculated and
experimentally observed fatigue lives of shouldered shafts made
of S460N with notch radii of 0.2 to 4.0mm under non-proportional
tension and torsion loading yields a satisfying accuracy.
Key words: Multiaxial loading, fatigue crack growth, short
cracks
Ein wesentlicher Teil der Ermu¨dungslebensdauer wird im Stadium
des Kurzrisswachstums verbracht. Deshalb verspricht die Modellierung
des Kurzrisswachstums eine Mo¨glichkeit zur Verbesserung
der Treffsicherheit von Lebensdauerabscha¨tzungen. Nach
einigen allgemeinen Anmerkungen zum Kurzrisskonzept und zu
Mehrachsigkeitshypothesen wird ein Lebensdauerberechnungskonzept
vorgestellt, das die Bewertung mehrachsig nichtproportionaler
Beanspruchung mit umfasst. Das Konzept beru¨cksichtigt den
geometrischen Gro¨ßeneinfluss in den bruchmechanischen Korrekturfunktionen
fu¨r halbelliptische Oberfla¨chenrisse in inhomogenen
Kerbspannungsfeldern. Dabei stellt sich heraus, dass der geometrische
Gro¨ßeneffekt dann signifikant wird, wenn der Kerbradius
kleiner als die vierfache technische Anrissla¨nge ist. Daru¨ber hinaus
wird auch der statistische Gro¨ßeneinfluss erfasst. Der Vergleich von
berechneten und experimentell ermittelten Lebensdauern fu¨ r eine
abgesetzte Welle aus S460N mit Kerbradien im Bereich zwischen
0.2mm bis 4.0mm unter nichtproportionaler Zug-Druck- und Torsionsbelastung
liefert eine zufrieden stellende Genauigkeit.
Schlu¨sselworte: Mehrachsige Beanspruchung, Ermu¨dungsrisswachstum,
kurze Riss
Variable amplitude fatigue of autofrettaged diesel injection parts
No full textExperimental and analytical investigations of constant and variable
amplitude fatigue life of not autofrettaged and autofrettaged
components have been performed. In variable amplitude loading
the new standardised COmmon-RAil-Load sequence CORAL
has been used as well as two-level-tests with small cycles at
high mean stresses interrupted by large cycles for the evaluation
of load sequence effects. The results of the two level tests show
that small cycles with amplitudes far below the fatigue limit cause
fatigue damage. Life calculations have been performed according
to
the nominal stress approach with S-N-curves and improved
Miner’s Rule,
linear-elastic fracture mechanics with 3D-weight functions,
elastic-plastic fracture mechanics applying an extended strip
yield-model, and
explicit 3D-FE-simulation of fatigue crack growth with predefined
crack fronts.
All approaches are appropriate for predicting realistic variable
amplitude lives. From a practical point of view the explicit 3DFE-
simulation of fatigue crack growth is too time-consuming.
However, such simulations show that the approaches based on linear-
elastic fracture mechanics and elastic-plastic fracture mechanics
with extended strip yield-model capture the essential physics
of fatigue crack growth in a realistic way.
Key words: Autofrettage, variable amplitude, residual stress, fatigue
crack growth
Die Lebensdauer nicht autofrettierter und autofrettierter Bauteile
unter einstufiger und betriebsa¨hnlicher Innendruckbelastung wurde
experimentell und analytisch untersucht. Als betriebsa¨hnliche Belastung
wurde die COmmon-RAil-Load sequence CORAL entwickelt.
Zur weiteren Kla¨rung von Lastfolgeeinflu¨ssen wurden Zweistufenversuche
durchgefu¨hrt mit dem Ergebnis, dass kleine
Schwingspiele noch bei mitteldruckbewerteten Amplituden weit
unterhalb der halben Dauerfestigkeit scha¨digen.
Die folgenden Lebensdauervorhersagemethoden wurden u¨berpru
¨ft:
Nennspannungskonzept mit Varianten der Miner-Regel
linear-elastische Bruchmechanik mit 3D-Gewichtsfunktionen
elasto-plastische Bruchmechanik mit erweitertem Fließstreifen-
Modell
explizite 3D-FE-Simulation des Rissfortschritts mit vorgegebener
Rissfront
Alle Methoden eignen sich a¨hnlich gut. Fu¨r die praktische Anwendung
erscheint die explizite 3D-FE-Simulation zu aufwa¨ndig,
sie zeigen jedoch deutlich, dass die linear-elastische Bruchmechanik
mit 3D-Gewichtsfunktionen und die elasto-plastische Bruchmechanik
mit erweitertem Fließstreifen-Modell die wesentlichen physikalischen
Pha¨nomene des Rissfortschritts realistisch abbilden.
Schlu¨sselworte: Autofrettage, Betriebsfestigkeit, Eigenspannungen,
Rissfortschrit
Going Beyond Counting First Authors in Author Co-citation Analysis
Get PDFThe present study examines one of the fundamental aspects of author co-citation analysis (ACA) - the way co-citation
counts are defined. Co-citation counting provides the data on which all subsequent statistical analyses and mappings
are based, and we compare ACA results based on two different types of co-citation counting - the traditional type that
only counts the first one among a cited work's authors on the one hand and a non-traditional type that takes into
account the first 5 authors of a cited work on the other hand. Results indicate that the picture produced through this non-traditional author co-citation counting contains more coherent author groups and is therefore considerably clearer. However, this picture represents fewer specialties in the research field being studied than that produced through the traditional first-author co-citation counting when the same number of top-ranked authors is selected and analyzed. Reasons for these effects are discussed
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