Kritéria životnosti při biaxiálním únavovém namáhání

Bc. Kateřina Dědková

Diplomová práce

Lifetime criteria in biaxial fatigue stress

Anotace:

Tato diplomová práce se zabývá stanovením životnosti materiálu při cyklickém dvojosém namáhání a posouzením vhodnosti existujících kritérií. Typický způsob namáhání většiny konstrukčních elementů se výrazně odlišuje od jednoduchého stavu jednoosého homogenního zatěžování, používaného v inženýrských přístupech modelování únavy. Mnohem přesnější výsledky se dají očekávat, když bude obecné víceosé cyklické namáhání popsáno zatížením se dvěma nezávislými charakteristikami. Znalost víceosé únavové životnosti je důležitá pro kvalitní návrh částí strojů a konstrukcí. Diplomová práce je založena na experimentech provedených na únavovém stroji MZGS-200, který umožňuje realizovat nezávislé nastavení zatížení krutem a ohybem. Na experiment navazuje teoretický výpočet stavu napětí metodou konečných prvků (MKP) výpočetním softwarem ANSYS a dále analýza dat únavovým výpočetním programem PragTic vytvořeným na ČVUT v Praze. Výsledkem diplomové práce je stanovení chybového indexu I jednotlivých kritérií, predikujících životnost kovových konstrukcí, dostupných v současné literatuře, založených na mechanice kontinua a srovnání jejich přesnosti.

Abstract:

This diploma thesis focuses on determination of lifetime of material under high cycle biaxial loading as well as on determination of suitability of existing criteria by error index I. The typical way of loading of most construction elements is very different from simple state of uniaxial uniform loading that is used in engineering way of modelling the fatigue. More precise results can be expected if general multiaxial loading is described by two independent characteristics. The knowledge of multiaxial fatigue lifetime is important for a good design of parts of machines and constructions. The diploma thesis is based on experimental work on multiaxial fatigue machine MZGS-200 which allows to realize an independent loading via bending and a torsion. The experiment is followed by a theoretical calculation of a stress state using the finite element method (FEM) with the help of Ansys software and also using analysing the data with the PragTic software, developed by ČVUT in Prague. The diploma thesis results are in a determination of the error index I of individual multiaxial criteria, predicting a lifetime of iron constructions and a comparison of their accuracy. These criteria, stemming from current literature sources, are based on a continuum mechanics.

Klíčová slova

high cycle biaxial loading, multiaxial fatigue, finite element method, FEM, PragTic, Ansys, error index I, metoda konecnych prvku, multiaxialni kriteria, krut, ohyb, zivotnost kovovych konstrukci

Jazyk práce: čeština

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 14. 5. 2008

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 11. 6. 2008
• Vedoucí: Ing. Jana Horníková, Ph.D.

Masarykova univerzita

Přírodovědecká fakulta

Magisterský studijní program / obor:
Fyzika / Fyzika kondenzovaných látek