Kritéria nízkocyklové únavy pro víceosé namáhání materiálu

Dagmar Ličková

Doctoral thesis

Low-cycle Fatigue Criteria for Multiaxial Loading of Material

Abstract:

Předkládaná disertační práce se zabývá kritérii nízkocyklové únavy a návrhem únavových parametrů. Protože únavou je postiženo přibližně osmdesát až devadesát procent konstrukcí či strojních částí, je téma únavy velice aktuální. Při neznalosti únavových procesů může dojít k velkým ekonomickým či ekologickým ztrátám a v neposlední řadě je narušeno bezpečností hledisko konstrukce. V první části práce je popsaná současná situace v nízkocyklové únavě materiálu. Popisuje vybraná kritéria nízkocyklové únavy – ať už deformační či energetická. Následuje realizace únavových zkoušek materiálu AA2124-T851, což je hliníková slitina hojně využívaná především v leteckém průmyslu. Díky realizovaným únavovým pokusům na osmi deformačních cestách byla únavová kritéria ověřena. V kapitole 5 jsou popsány veškeré výsledky. Experimentální část je velice důležitá k následnému vyhodnocení zkoumaných kritérií. Prostřední pasáž je věnována identifikaci únavových parametrů pro oblast nízkocyklové únavy. Veškeré poznatky byly uvedeny v život v prostředí softwaru Matlab a konstanty byly vyhodnoceny pro zkoumanou hliníkovou slitinu. Vyvinutá aplikace umožňuje vygenerovat konstanty pro libovolný materiál a poskytuje celou řadu výstupů, které pomáhají uživateli prezentovat jeho dosažené výsledky formou grafů, či tabulek. Další sekce je věnována implementaci vybraných únavových kritérií do softwaru Python. Únavová knihovna je již řadu let vyvíjena na katedře Aplikované mechaniky Vysoké škole báňské – Technické univerzitě Ostrava, proto byl vybráno toto prostředí. U všech kritérií byly vytvořeny utility a vše následně vyhodnoceno na AA2124-T851. Konečná část se věnuje energetickému Jiangově kritériu, na kterém byly provedeny modifikace vedoucí k lepší predikci životnosti materiálu.

Abstract:

Dissertation deals with the criteria of low-cycle fatigue and the design of fatigue parameters. Because fatigue affects approximately eighty to ninety percent of structures or machine parts, the topic of fatigue is very relevant. Ignorance of fatigue processes can lead to large economic or environmental losses and, finally, the safety aspect of the structure is compromised. The first part of the work describes the current situation in low-cycle fatigue of the material. Describes selected criteria of low-cycle fatigue. This is followed by fatigue tests of the material AA2124-T851, which is an aluminum alloy widely used mainly in the aerospace industry. Thanks to the fatigue experiments performed on eight deformation paths, the fatigue criteria were verified. Chapter 5 describes all the results. The experimental part is very important for the subsequent evaluation of the examined criteria. The middle passage is devoted to the identification of fatigue parameters for the area of low-cycle fatigue. All findings were brought to life in the Matlab software environment and the constants were evaluated for the investigated aluminum alloy. The developed application allows to generate constants for any material and provides several outputs that help the user to present his results in the form of graphs or tables. The next section is devoted to the implementation of selected fatigue criteria into Python software. The Fatigue Library has been developed for many years at the Department of Applied Mechanics of the University of Mining - Technical University of Ostrava, so this environment was chosen. Utilities were created for all criteria and everything was subsequently evaluated on AA2124-T851. The final part deals with the energy Jiang criterion, on which modifications were made leading to a better prediction of material life.

Keywords

Nízkocyklová únava materiálu, kritéria únavy, Jiangovo kritérium, 3D metoda, hliníková slitina AA2124-T851, predikce životnosti

Keywords

Low-cycle fatigue of material, criteria of fatigue, Jiang criterion, 3D method, aluminium alloy AA2124-T851, life prediction

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 26. 2. 2021

Thesis defence

• Date of defence: 2. 9. 2021
• Supervisor: Martin Fusek
• Reader: Alžbeta Sapietová, Radim Kocich, Roland Jančo

VSB – Technical University of Ostrava

Fakulta strojní

Doctoral programme / field:
Strojní inženýrství / Aplikovaná mechanika