Ultra low cycle fatigue of welded steel joints under multiaxial loading

Sousa, Albano de Castro e; Nussbaumer, Alain

doi:10.1201/9781315641645-201

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“…to cyclic material performance using assumed void growth mechanics and empirically derived strain-cycle relationships [19,[25][26][27][28]. The Coffin-Manson equation (provided in Equation ( 1)) [29,30] is one widely used LCF prediction model for steel materials that has provided promising predictive results in many studies [31][32][33]; however, it is unclear if the monotonic properties in Equation (1) apply to ULCF prediction for AM steel materials having large fabrication void defects. Considering the coefficients in Equation (1) (σ' f , ε'f, b, and c) to be those presented in Manson's universal slopes equation [34]…”

Section: Am 17-4 Ph Fatigue-life Comparison With Existing Lcf Prediction Modelsmentioning

confidence: 99%

Ultra Low-Cycle Fatigue Behavior Comparison between Additively Manufactured and Rolled 17-4 PH (AISI 630) Stainless Steels

Gonzalez-Nino

Strasser

Prinz

2021

Metals

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This study investigates the mechanical behavior of additively manufactured (AM) 17-4 PH (AISI 630) stainless steels and compares their behavior to traditionally produced wrought counterparts. The goal of this study is to understand the key parameters influencing AM 17-4 PH steel fatigue life under ULCF conditions and to develop simple predictive models for fatigue-life estimation in AM 17-4 steel components. In this study, both AM and traditionally produced (wrought) material samples are fatigue tested under fully reversed (R = −1) strain controlled (2–4% strain) loading and characterized using micro-hardness, x-ray diffraction, and fractography methods. Results indicate decreased fatigue life for AM specimens as compared to wrought 17-4 PH specimens due to fabrication porosity and un-melted particle defect regions which provide a mechanism for internal fracture initiation. Heat treatment processes performed in this work, to both the AM and wrought specimens, had no observable effect on ULCF behavior. Result comparisons with an existing fatigue prediction model (the Coffin–Manson universal slopes equation) demonstrated consistent over-prediction of fatigue life at applied strain amplitudes greater than 3%, likely due to inherent AM fabrication defects. An alternative empirical ULCF capacity equation is proposed herein to aid future fatigue estimations in AM 17-4 PH stainless steel components.

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Section: Am 17-4 Ph Fatigue-life Comparison With Existing Lcf Prediction Modelsmentioning

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Ultra Low-Cycle Fatigue Behavior Comparison between Additively Manufactured and Rolled 17-4 PH (AISI 630) Stainless Steels

Gonzalez-Nino

Strasser

Prinz

2021

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Silos und Tanks

Knödel¹,

Ummenhofer²,

Ruckenbrod³

2017

Stahlbau Kalender 2017

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Regeln für die Berechnung von Behältern mit der FEM

Knödel

Ummenhofer

2017

Stahlbau

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Herrn Univ.‐Prof. em. Dr.‐Ing. Herbert Schmidt zur Vollendung seines 80. Lebensjahres gewidmet Kommerzielle FE‐Pakete sind zunehmend in den Ingenieurbüros verfügbar. Durch ihre Universalität verleiten sie dazu, auch dann zur Bemessung von Behältern verwendet zu werden, wenn der anwendende Ingenieur keine Erfahrung mit händischen Festigkeits‐ und Stabilitätsnachweisen bei Schalentragwerken hat. Die Autoren versuchen mit diesem Artikel anhand von wenigen, strukturierten Grundregeln aufzuzeigen, welche Anforderungen an ein Modell und dessen Dokumentation zu stellen sind, so dass fachliche Richtigkeit und die erforderliche Nachvollziehbarkeit der Ergebnisse gegeben sind. Dazu wird vorab die in der Tragwerksplanung erforderliche Abstraktion diskutiert. Ebenso wird dafür plädiert, sich im Zweifelsfall für eine Handrechnung zu entscheiden, da dies möglicherweise deutlich weniger Aufwand bedingt, als eine fachgerecht dokumentierte FE‐Berechnung. Im Einzelnen werden Hinweise zur Modellierung der globalen Struktur sowie von Imperfektionen, Werkstoffeigenschaften, Schweißnähten und Lasten gegeben. Unterschiedlich aufwändige Möglichkeiten des Stabilitätsnachweises werden gezeigt. Besonderes Augenmerk wird auf eine behältergerechte Dokumentation gelegt, die ein Trennen der Spannungsausgabe in Membran‐ und Biegeanteile sowie in Meridian‐ und Breitenkreisrichtung erfordert. Schließlich werden exemplarisch drei Anwendungsbeispiele aus der industriellen Praxis gezeigt.

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Ultra low cycle fatigue of welded steel joints under multiaxial loading

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Ultra Low-Cycle Fatigue Behavior Comparison between Additively Manufactured and Rolled 17-4 PH (AISI 630) Stainless Steels

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