Metoda spektralna bezpośrednia zliczania cykli naprężeń o charakterze dwumodalnym
Wariant tytułu
Direct spectral method for counting stress cycles of bimodal character
Autor
Smolarski, Dariusz
Promotor
prof. dr hab. inż. Marek S. Kozień
Promotor pomocniczy
dr inż. Paweł Romanowicz
Data wydania
2023
Data obrony
06.12.2023
Wydawca
[s.n.]
Język
polski
Słowa kluczowe
metoda spektralna, wytrzymałość zmęczeniowa konstrukcji, hipotezy kumulacji naprężeń
spectral method, fatigue strength of constructions, stress cumulation hypotheses
Abstrakt
W pracy doktorskiej przedstawiono podstawy teoretyczne metody spektralnej bezpośredniej służącej do zliczania cykli naprężeń dla przebiegów o charakterze dwumodalnym. W takim przypadku w spektrum częstotliwościowym przebiegów czasowych składowych tensora naprężeń w czasie występują dwie wyraźnie dominujące częstotliwości. Prezentowana metoda jest alternatywną w stosunku do znanych w literaturze podejść, zasadniczo opartych na analizie funkcji gęstości widmowej mocy lub podejściu stochastycznym i może być stosowana zarówno dla jednoosiowych jak i wieloosiowych stanów naprężeń. Metoda pozwala na wyznaczenie wartości naprężeń zastępczych jednoosiowych cykli wahadłowych, dla zidentyfikowanych cykli naprężeń, w oparciu o wcześniej wyznaczane wartości zastępczej amplitudy naprężeń i zastępczej wartości średniej naprężeń. W metodzie można również uwzględnić współczynnik korygujący uwzględniający wpływ średnich naprężeń ściskających na wartość zastępczej amplitudy naprężeń, co jest szczególnie istotne w przypadku występowania efektów dużego ściskania. Dalszym etapem analiz zmęczeniowych jest wyznaczenie estymowanego czasu życia elementu przy zastosowaniu wybranej hipotezy kumulacji naprężeń. Metoda została zweryfikowana na przykładach inżynierskich obliczeń zmęczeniowych znanych w literaturze przedmiotu zarówno dla przypadku jednoosiowego jak i wieloosiowego stanu naprężeń. Ponadto dokonano analizy zmęczeniowej przebiegu wieloosiowego stanu naprężeń z przesunięciem fazowym pomiędzy składowymi naprężeń na przykładzie łożyska walcowego wzdłużnego. Rezultaty przeprowadzonych symulacji i porównanie otrzymanych rezultatów pokazują zgodność uzyskanych wyników z innymi znanymi w literaturze metodami stosowanymi do zliczania cykli naprężeń.
The doctoral dissertation presents the theoretical basis of the direct spectral method for counting stress cycles for bimodal stress histories. In this case, there are two clearly dominant frequencies in the frequency spectrum of the time waveforms of the components of the stress tensor over time. The presented method is an alternative to the approaches known in the literature, basically based on the analysis of the power spectral density function or the stochastic approach, and can be used for both uniaxial and multiaxial stress states. The method makes it possible to determine the values of equivalent completely reversed uniaxial stress for identified stress cycles, based on previously determined values of equivalent stress amplitude and equivalent average stress values. The method can also include a correction factor that takes into account the influence of average compressive stresses on the value of equivalent stress amplitude, which is particularly important in the case of high compression effects. The next stage of fatigue analysis is to determine the estimated life time of the element using the selected stress cumulation hypothesis. The method has been verified on the examples of engineering fatigue calculations known in the literature for both uniaxial and multiaxial stresses. In addition, a fatigue analysis of the multiaxial stress example with a phase shift between the stress components was performed on the example of a cylindrical thrust bearing. The results of the simulations carried out and the comparison of the obtained results show the compatibility of the obtained results with other methods known in the literature used for counting stress cycles.
Wydział
Wydział Mechaniczny
Status pracy dyplomowej
po obronie
Licencja
Licencja PK. Brak możliwości edycji i druku.
Prawa dostępu
Zasób dostępny dla zalogowanych użytkowników lub z komputerów w domenie PK
