An improvement of fatigue lifetime estimation by taking into account the life ratio of spectrum vs. constant amplitude loading

Abstract

Betriebsfestigkeitsnachweise von Bauteilen werden häufig nach dem Nennspannungskonzept geführt. Einen zentralen Punkt bildet dabei die lineare Schadensakkumulation nach Palmgren und Miner. Statistische Auswertungen zeigen, dass diese Lebensdauerabschätzung im Mittel auf der unsicheren Seite liegt und ihre Treffsicherheit gering ist. Eine höhere Treffsicherheit ist wünschenswert. Die bisherige Verwendung von effektiven Schadenssummen stellt nur eine Anpassung des Mittelwertes dar, ohne die Treffsicherheit zu verbessern. Verbesserungen von Palmgren‐Miner original, die sich in den vergangenen Jahrzehnten in der Praxis durchgesetzt haben, sind vor allem durch Modifikationen erzielt worden, die den Amplituden unterhalb der Dauerfestigkeit eine zusätzliche Schädigung beimessen. In der vorliegenden Arbeit wird ein anderer Weg beschritten. Der in statistischen Vergleichen von rechnerischer und experimenteller Lebensdauer erkennbare Einfluss der Kollektivform und Wöhlerlinienneigung auf den Verlauf der Gaßnerlinie soll durch eine Korrekturfunktion erfasst werden. Die Überprüfung der Verbesserung der Lebensdauerabschätzung kann anhand vorliegender Versuchsreihen mit Proben aus Stahl vorgenommen werden. Weiterhin wird mithilfe von Variationsrechnungen untersucht inwieweit die bei zwei Palmgren‐Miner‐Modifikationen verwendeten Festlegungen (Haibach, Liu/Zenner) optimale Anpassungen darstellen.

Service life estimation of self‐piercing riveted joints by linear damage accumulation

“…According to Hinkelmann, 20 the calculation of the effective damage sum D eff is performed using the socalled IMAB* method, Equation 5. The relationship between A and D eff is described by a potency approach with the slope I IMAB -1 and the offset I O for which a double logarithmic plot results in a linear progression.…”

“…Hinkelmann 20 found a correlation between the service life factor A and the effective damage sum D eff . The service life factor thereby describes the factor between the fatigue life N const and the calculated service life N calc,Deff = 1 , using D eff = 1 (Figure 4A): The service life factor depends primarily on the spectrum hardness, the slope k of the S-N curve, and the modification of the damage accumulation.…”

“…Hinkelmann, 20 for example, gives a mean value m = 0.19 and a deviation range T = 9.0 for Mineroriginal in a database of 293 individual tests for the material group steel. This means that in the examined database, the specimens fail on average at D = 0.19.…”

“…By applying the IMAB method, a mean value of m = 1.0 and a deviation range of T = 7.2 can be achieved. According to Hinkelmann, 20 the most accurate service life estimation is achieved for the same database with the Miner-Liu/Zenner. Without correction by the IMAB method, a mean value of m = 0.69 and a deviation range of T = 6.8 are obtained; with the application of the IMAB method, the parameters improve to m = 1.0 and T = 5.8.…”

Sequence effects on the life estimation of thin-walled welded tubular structures made of HSS + UHSS under bending

“…One very large study was done in the 1990's by a German group [7]. Generations of researches are trying to improve the damage accumulation theories for better predictability [8][9][10][11][12][13][14][15]. A comprehensive overview by Fatemi and Yang from 1998 is still a good summary for modifications of the linear damage accumulation theory covering the last century [16].…”