Abstract
Fatigue tests were performed on ferritic bainitic steel notched specimens (Kt = 2.5) under load controlled constant amplitude loading. These tests show that under constant amplitude tension compression loading, periodical overloads application have a detrimental effect on the fatigue crack initiation strength for fully reversed load ratio (Rσ = −1), while they have no influence under pulsating loading (Rσ = 0). A finite element analysis shows that in the fully reversed tension (Rσ = −1), the stabilized cyclic behaviour at the notch root is an elastic-plastic shakedown while elastic shakedown is obtained under pulsated regime (Rσ = 0), so that we can consider that the local cyclic behaviour has an influence on the overload effect. However, the overload application does not imply a remarkable modification of the stress and strain field under the subsequent constant amplitude loading and can not explain such a fatigue strength decrease in fully reversed tension.
Kurzfassung
Ermüdungsversuche wurde für Prüfkörper aus ferritisch-bainitischem Stahl (Kt = 2,5) unter Belastungen mit kontrollierter konstanter Amplitude durchgeführt. Diese Versuche zeigen, dass bei Zug-Druck-Belastung mit konstanter Amplitude periodisch ausgeübte Überbelastungen einen negativen Effekt auf die Anfangsstärke von Ermüdungsrissen für das vollständig umgekehrte Belastungsverhältnis (Rσ = −1), während sie unter einer pulsierenden Belastung (Rσ = 0) keine Wirkung zeigen. Eine Finite Element-Analyse zeigt, dass für die vollständig umgekehrte Zugspannung (Rσ = −1), das stabilisierte zyklische Verhalten beim Prüfkörper ein elastisch-plastischer Shakedown ist, während ein elastischer Shakedown unter pulsierender Bedingung (Rσ = 0) erhalten wird. So können wir folgern, dass das lokale zyklische Verhalten einen Einfluss auf den Überbelastungseffekt hat. Die Überbelastung impliziert aber keine nennenswerte Modifikation des Spannungs-Dehnungs-Felds unter der nachfolgenden Belastung mit konstanter Amplitude und kann eine solche Abnahme der Ermüdungsfestigkeit bei vollständig umgekehrter Spannung nicht erklären.
References
1 F.Ellyin: Fatigue Damage, Crack Growth and Life Prediction, Chapman & Hall Ed. (1997), p. 47010.1115/1.3226012Search in Google Scholar
2 E.Charkaluk, A.Bignonnet, A.Constantinescu, K.Dang Van: Fatigue design of structures under thermomechanical loadings, Fat. Fract. Engng. Mat. Struct., 25 (2002), No. 12, pp. 1199–1206Search in Google Scholar
3 C. M.Sonsino, H.Kaufmann, V.Grubisic: Transferability of material data for the example of a randomly loaded forged truck stub axle, Journal of Mat. and Manuf.106 (1997), No. 5, pp. 649–67010.4271/970708Search in Google Scholar
4 D. T.Jelaska: Fatigue assessment for combined HCF/LCF loading, ASME Publication PVP451 (2002), No. 6, pp. 135–14010.1115/IMECE2002-32304Search in Google Scholar
5 S.Mall, T.Nicholas, T-W.Park: Effect of predamage from low cycle fatigue on high cycle fatigue strength of Ti-6Al-4V, Int. J. Fatigue25 (2003), pp. 1109–111610.1016/S0142-1123(03)00116-6Search in Google Scholar
6 H.Kaufmann, C. M.Sonsino: High-strength welded steels under overloads, Int. High-Strength Steel Conference, Rome (2005)Search in Google Scholar
7 X. L.Zheng: Overload effects on the fatigue behaviour and life prediction of low carbon steels, Int. J. Fatigue17 (1994), No. 5, pp. 331–33710.1016/0142-1123(95)99733-QSearch in Google Scholar
8 M. D.Chapetti: Prediction of the fatigue limit of blunt-notched components, Int. J. Fatigue23 (2001), pp. 171–17610.1016/S0142-1123(01)00126-8Search in Google Scholar
9 M. D.Chapetti, N.Katsura, T.Tagawa, T.Miyata: Static strengthening and fatigue blunt-notch sensitivity in low carbon steels, Int. J. Fatigue23 (2001), pp. 207–21410.1016/S0142-1123(00)00093-1Search in Google Scholar
10 M. D.Chapetti: Fatigue propagation threshold of short cracks under constant amplitude loading, Int. J. Fatigue25 (2003), pp. 1319–132610.1016/S0142-1123(03)00065-3Search in Google Scholar
11 V.Doquet and S.Taheri: Effet d'un préecrouissage ou d'un sur écrouissage cyclique sur la durée de vie en fatigue de divers aciers à contrainte ou déformation imposée, Revue Française de Mécanique (2000), pp. 84–92Search in Google Scholar
© 2009, Carl Hanser Verlag, München