Experimental and analytical investigations of constant and variable amplitude fatigue life of not autofrettaged and autofrettaged components have been performed. In variable amplitude loading the new standardised COmmon-RAil-Load sequence CORAL has been used as well as two-level-tests with small cycles at high mean stresses interrupted by large cycles for the evaluation of load sequence effects. The results of the two level tests show that small cycles with amplitudes far below the fatigue limit cause fatigue damage. Life calculations have been performed according to the nominal stress approach with S-N-curves and improved Miner's Rule, linear-elastic fracture mechanics with 3D-weight functions, elastic-plastic fracture mechanics applying an extended strip yield-model, and explicit 3D-FE-simulation of fatigue crack growth with predefined crack fronts.All approaches are appropriate for predicting realistic variable amplitude lives. From a practical point of view the explicit 3D-FE-simulation of fatigue crack growth is too time-consuming. However, such simulations show that the approaches based on linear-elastic fracture mechanics and elastic-plastic fracture mechanics with extended strip yield-model capture the essential physics of fatigue crack growth in a realistic way.Key words: Autofrettage, variable amplitude, residual stress, fatigue crack growth Die Lebensdauer nicht autofrettierter und autofrettierter Bauteile unter einstufiger und betriebsähnlicher Innendruckbelastung wurde experimentell und analytisch untersucht. Als betriebsähnliche Belastung wurde die COmmon-RAil-Load sequence CORAL entwickelt. Zur weiteren Klärung von Lastfolgeeinflüssen wurden Zweistufenversuche durchgeführt mit dem Ergebnis, dass kleine Schwingspiele noch bei mitteldruckbewerteten Amplituden weit unterhalb der halben Dauerfestigkeit schädigen.Die folgenden Lebensdauervorhersagemethoden wurden über-prüft:Nennspannungskonzept mit Varianten der Miner-Regel linear-elastische Bruchmechanik mit 3D-Gewichtsfunktionen elasto-plastische Bruchmechanik mit erweitertem Fließstreifen-Modell explizite 3D-FE-Simulation des Rissfortschritts mit vorgegebener Rissfront Alle Methoden eignen sich ähnlich gut. Für die praktische Anwendung erscheint die explizite 3D-FE-Simulation zu aufwändig, sie zeigen jedoch deutlich, dass die linear-elastische Bruchmechanik mit 3D-Gewichtsfunktionen und die elasto-plastische Bruchmechanik mit erweitertem Fließstreifen-Modell die wesentlichen physikalischen Phänomene des Rissfortschritts realistisch abbilden.
There is an increasing need for the use of numerical methods in road design. Here, the main difficulty lies in modeling the highly complex, nonlinear material behaviour of asphalt.The present paper deals with this problem and proposes a continuum mechanics model serving to simulate the main nonlinear mechanical processes taking place in asphalt. Plastic deformation, damage and crack development as well as viscous processes are treated.The model is implemented into the finite element program Abaqus and is used to simulate tests on asphalt specimens.
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