Development of Criteria and Modeling of Cyclic Strength of Elements of Structures

Authors

  • D. S. Dobrovolsky Scientific and Production Company “Trest Geoproektstroy”

DOI:

https://doi.org/10.22213/2413-1172-2018-3-20-24

Keywords:

force, deformation and energy local criteria of cyclic strength, experimental and analytical modeling of cyclic strength of shafts

Abstract

Many structural elements are exposed to variable random loads during operation and are destroyed, as a rule, in zones of concentration of local stresses, elastoplastic deformations and energies. Accumulation of fatigue damages in the zones of concentration of structural elements is usually evaluated by the experimental fatigue curves of model elements, represented in nominal stresses, determined without taking into account the effect of concentration or local conditional stresses, calculated as the product of nominal stresses and the theoretical stress concentration coefficient under the assumption of local elastic deformation. The use of these criteria for the generation of fatigue curves introduces additional errors in the assessment of damage and prediction of durability under conditions of random loading of structures. In this connection, a method for estimating damage in concentration zones when predicting durability under conditions of random loading of structures is presented, if we use the experimental fatigue curves of models presented in local stress intensities (force approach), elastoplastic deformations intensities (deformation treatment) or specific energy of shape change (energy concept), which take into account the bulk of the stress-strain state and its kinetics in terms of the number of loads. To obtain these fatigue curves, we propose a solution of the cyclic elastoplastic problem for determining the strength, deformation, and energy local strength criteria specified above. Results of application of local criteria for experimental and analytical modeling of cyclic strength at bending with rotation of shafts with a ring notch are resulted. The use of local strength criteria has made it possible to more reliably estimate the damage to shafts under conditions of overload characteristic during operation.

Author Biography

D. S. Dobrovolsky, Scientific and Production Company “Trest Geoproektstroy”

References

Серенсен С. В., Когаев В. П., Шнейдерович Р. М. Несущая способность и расчеты деталей машин на прочность. М. : Машиностроение, 1975. 488 с.

Махутов Н. А. Деформационные критерии разрушения и расчет элементов конструкций на прочность. М. : Машиностроение, 1981. 272 с.

Трощенко В. Т. Деформирование и разрушение металлов при многоцикловом нагружении. Киев : Наукова думка, 1981. 342 с.

Добровольский Д. С. Моделирование циклического упругопластического деформирования при испытаниях материала на изгиб // Интеллектуальные системы в производстве. 2018. № 2. С. 19-23.

Добровольский Д. С. Энергетический метод определения напряжений и упругопластических деформаций элементов конструкций с трещинами // Интеллектуальные системы в производстве. 2016. № 1. С. 4-6.

Добровольский Д. С. Напряжения и упругопластические деформации стержней с кольцевыми трещинами // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2016. № 9. С. 65-69.

Добровольский В. И., Кучерявый Б. П., Пряхин В. В. Руководящий технический материал РТМЗ-1637-84. Материалы для штампов. Методы определения прочности при механической малоцикловой усталости. М. : Стандарты, 1984. 60 с.

Авт. св. № 513297. Установка для испытания на усталость образцов при чистом изгибе / В. И. Добровольский. М. : Стандарты, 1976. № 17.

Добровольский В. И. Определение напряжений при чистом упругопластическом изгибе или кручении // Проблемы прочности. 1972. № 12. С. 93-94.

Мэнсон С. С. Температурные напряжения и малоцикловая усталость. М. : Машиностроение, 1974. 344 с.

Хейвуд Р. Б. Проектирование с учетом усталости. М. : Машиностроение, 1969. 504 с.

Добровольский Д. С. Оценка повреждаемости вала в условиях интенсивных перегрузок // Интеллектуальные системы в производстве. 2016. № 3. С. 30-32.

Published

16.10.2018

How to Cite

Dobrovolsky Д. С. (2018). Development of Criteria and Modeling of Cyclic Strength of Elements of Structures. Vestnik IzhGTU Imeni M.T. Kalashnikova, 21(3), 20–24. https://doi.org/10.22213/2413-1172-2018-3-20-24

Issue

Section

Articles