journal article·2020-08

Fatigue calculation for transient proportional and non-proportional multiaxial vibrational stress for component optimisation based on the Modified Mohr-Mises-Hypothesis

Heinz Mertens, René Kamieth, Robert Liebich

Publisher page

Abstract

Abstract The Modified Mohr-Mises-Hypothesis (MMMH) allows fatigue analysis in a broad scope: notched and unnotched metallic parts made of homogenous ductile or brittle materials, under oscillating, multi-axial and transient proportional or non-proportional loads. It is the result of 30 years of research with multiple publications which validated its core concepts. Its novelty lies in the conservation of relevant signs and inclusion of factors for nonlinearity. Now, a post processing method has been added using Rainflow count for periodic processes. By considering the mean stresses through load cycle-based Haigh diagrams an equivalent stress is calculated. This enables a practical linear fatigue analysis.
Source: openaire · Quality: candidate unverified · Source record ↗

Research context

OpenAlex topics: Fatigue and fracture mechanics · Probabilistic and Robust Engineering Design · Mechanical and Thermal Properties Analysis

SciVX discovery tags are terminology-based. OpenAlex topics are source-provided classifications.

References (23)

Show source-provided references
1. Mertens H, Pucknat D, Zeise B. Allgemeine Vergleichsspannungshypothese zur Lebensdauerberechnung metallischer Bauteile, Konstruktion 04-2017, p. 78–82. Springer-VDI with "Fachaufsatz-Langfassungen" in www.konstruktion-online.de.
2. International Electrotechnical Commission: IEC 61400-1 – Wind turbines – Part 1: Design requirements, 2005.
3. Germanischer Lloyd: Guideline for the Certification of Wind Turbines, 2010.
4. Deutsches Institut für Normung e.V.: DIN 18088 – Tragstrukturen für Windenergieanlagen und Plattformen, 2019, Beuth.
5. Mertens H, Pucknat D. Lebensdauer gekerbter metallischer Bauteile unter proportionaler und nichtproportionaler Beanspruchung, Konstruktion 67 vol. 1–2, 2015, p. 73–74. Springer-VDI with "Fachaufsatz-Langfassungen" part 1 and part 2 in www.konstruktion-online.de.
6. A time dependent equivalent stress function for proportional and non-proportional transient loaded and notched metallic components10.1016/j.ijfatigue.2017.06.003 ↗
7. Fröschl, J.; Gänser, H.-P.; Gerstmayr, G.; Eichlseder, W.: Neuere Berechnungsansätze für die betriebsfeste Auslegung von Gussbauteilen in Leichtbauweise, Giesserei Rundschau 54, Volume 9/10, 2007, p. 222-232.
8. Forschungskuratorium Maschinenbau (FKM): FKM-Richtlinie – Rechnerischer Festigkeitsnachweis für Maschinenbauteile aus Stahl, Eisenguss- und Aluminiumwerkstoffen, 6th edition, 2012.
9. Haibach, E.: Betriebsfestigkeit, 3rd edition, 2006, Springer Verlag, ISBN 978-3-540-29363-7.
10. Festigkeitsberechnung und Lebensdauerabschätzung für metallische Bauteile unter mehrachsig schwingender Beanspruchung, dissertation
11. Mertens, H.; Hahn, M.: Vorhersage von Bauteil-Wöhlerlinien für Nennspannungskonzepte, Konstruktion 49 vol. 9, 1997, p. 31-37, Springer-VDI.
12. Gasch · 2016
13. Grote, K.-H.; Feldhusen, J. (Hrsg.): Dubbel – Taschenbuch für den Maschinenbau, 24th edition, 2014, Springer Vieweg, ISBN 978-3-642-38890-3.10.1007/978-3-642-38891-0 ↗
14. ASTM International: ASTM E 1049-85 (Reapproved 2017) – Standard Practices for Cycle Counting in Fatigue Analysis, 1985/2017.
15. Simple rainflow counting algorithms10.1016/0142-1123(82)90018-4 ↗
16. Radaj, D.; Vormwald, M.: Ermüdungsfestigkeit, 2nd edition, 2007, Springer, ISBN 978-3-540-71458-3.
17. Deutsches Institut für Normung e.V.: DIN 743 – Tragfähigkeitsberechnung von Wellen und Achsen, 2012, Beuth.
18. Sicherheit und Genauigkeit beim Festigkeitsnachweis
19. Versuchs- und Rechendaten zur Dauerschwingfestigkeit von metallischen Werkstoffen unter mehrachsiger Beanspruchung10.1002/mawe.19920230104 ↗
20. Forschungskuratorium Maschinenbau (FKM): Richtlinie Nichtlinear – Rechnerischer Festigkeitsnachweis unter expliziter Erfassung nichtlinearen Werkstoffverhaltens, für Bauteile aus Stahl, Stahlguss und Aluminiumknetlegierungen, 1st edition, 2019, VDMA Verlag.
21. Press, W.H.; Teukolsky, S.A.; Vetterling, W.T.; Flannery, B.P.: Numerical Recipes, 3rd edition, 2007, Cambridge University Press, ISBN 978-0521880688.
22. International Organization for Standardization: ISO 12110-2 – Metallic materials – Fatigue testing – Variable amplitude fatigue testing – Part 2: Cycle counting and related data reduction methods, 1st edition, 01.07.2013.
23. Mertens, H.: Der Mohrsche Kreis und Festigkeitshypothesen für proportionale und nichtproportionale Beanspruchungen, Konstruktion 01/02-2011, p. 56-66, Springer-VDI.