Prediction of fatigue crack propagation lives of turbine discs with forging-induced initial cracks

Hou, Jungang; Wescott, R.; Attia, Marco

doi:10.1016/j.engfracmech.2014.08.015

Cited by 30 publications

(7 citation statements)

References 13 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…Stosunkowo rzadko opisywane autorskie rozwiązania dotyczą problemów, w których istotne zjawiska mają charakter lokalny. Wśród nich dużą grupę stanowią publikacje dotyczące zagadnień z pogranicza zmęczenia, mechaniki pękania oraz niezawodności w różnych dziedzinach techniki [7][8][9]12]. Sporo publikacji poświęcono analizie zjawisk w różnych połączeniach: śrubowych [10,14] oraz spawanych [11,13].…”

Section: Metodyka Modelowaniaunclassified

Stress analysis in the beater relief of a beater wheel

Danielczyk

2018

Mechanik

View full text Add to dashboard Cite

Części koła bijakowego mające kontakt z mielonym surowcem (bijaki, elementy ochronne) są wykonane ze staliwa odpornego na ścieranie GX120Mn13, a piasta oraz pierścień -ze staliwa przeznaczonego do pracy w podwyższonych temperaturach G17CrMoV5-10. Na pozostałe elementy młyna wykorzystano stal S235. Prędkość robocza dla przedstawionej konstrukcji koła bijakowego wynosi 600 obr/min. Zakłada się, że maksymalna temperatura pracy nie może przekroczyć 400 o C. Cel analizyZagadnienia związane z eksploatacją kół bijakowych były przedmiotem rozważań opisanych w kilku pracach [4][5][6]. Badano wpływ stopniowego zużycia ściernego piasty i pierścienia koła bijakowego na zmianę częstości drgań własnych zespołu i naprężenia w konstrukcji, w tym z uwzględnieniem kształtu zużytych bijaków pozyskanego ze skanera 3D. Wskazano graniczne wartości zużycia, The relationship between the modelling approach applied and the size of files generated during the analysis was highlighted. KEYWORDS: beater wheel mill, beater wheel, finite element method, numerical efficiency, submodel W praktyce inżynierskiej często zachodzi potrzeba rozwiązywania problemów o dużej złożoności obliczeniowej. Wykorzystanie do tego celu pakietów CAD/CAE, których obsługa jest coraz łatwiejsza, a przede wszystkim preprocesorów, w znacznym stopniu automatyzujących tworzenie siatek węzłów elementów skończonych, sprawia, że nieraz powstają modele obliczeniowe, które nie dają rozwiązania w akceptowalnym czasie. W wielu takich przypadkach można wskazać racjonalny z punktu widzenia efektywności sposób budowy dyskretnego modelu obliczeniowego. W tym artykule zostanie omówiony model do analizy naprężeń w podcięciu koła bijakowego, pozwalający na znaczącą redukcję zadania. Obiekt analizyGłównym elementem młyna wentylatorowego stosowanego w instalacji paleniskowej kotła parowego jest koło bijakowe (rys. 1). Koło to obraca się w spiralnie ukształ-towanym korpusie młyna, mieląc węgiel poprzez uderzanie i ścieranie go o płyty bijakowe. Pomiędzy piastą i pierścieniem koła bijakowego przykręcone są rozpórki, które są elementem łączącym te dwie, główne części koła bijakowego. Do rozpórki przylegają płyty bijakowe -górna i dolna. Nie przylegają one bocznymi powierzchniami do piasty i pierścienia (rys. 2), a jedynie wspierają się na ich brzegach. Są najbardziej narażoną na erozję częścią koła bijakowego, dlatego w tego typu młynie stosuje się dwie płyty w układzie schodkowym, z grubszą płytą po stronie bardziej atakowanej przez węgiel.Płyta bijakowa dolna jest zabezpieczona przed wysunięciem pierścieniem ochronnym. Taka konstrukcja słu-ży sprawnej wymianie zużytych płyt bijakowych. Stałe elementy koła, jak piasta i pierścień, są chronione przed nadmiernym zużyciem przez specjalne pancerze.

show abstract

Section: Metodyka Modelowaniaunclassified

Stress analysis in the beater relief of a beater wheel

Danielczyk

2018

Mechanik

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…The finite element method (FEM) is the preferred computational approach for modeling damage and failure under fatigue loading due to its ability to provide solutions for stress intensity factors, displacement, stress, and strain for various types of problems. From a numerical modeling perspective, the fatigue crack propagation is now addressed by a variety of software, including FRANC3D [ 19 ] ABAQUS [ 20 ], ANSYS [ 21 , 22 , 23 , 24 , 25 , 26 ], ZENCRACK [ 27 ], COMSOL [ 28 ], BEASY [ 29 ], and NASTRAN [ 30 ].…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Numerical Analysis on Fatigue Crack Growth at Negative and Positive Stress Ratios

Alshoaibi

Fageehi

2023

Materials

View full text Add to dashboard Cite

The finite element method was used to investigate the effect of the stress ratio on fatigue crack propagation behavior within the framework of the linear elastic fracture mechanics theory. The numerical analysis was carried out using ANSYS Mechanical R19.2 with the unstructured mesh method-based separating, morphing, and adaptive remeshing technologies (SMART). Mixed mode fatigue simulations were performed on a modified four-point bending specimen with a non-central hole. A diverse set of stress ratios (R = 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, −0.1, −0.2, −0.3, −0.4, −0.5), including positive and negative values, is employed to examine the influence of the load ratio on the behavior of the fatigue crack propagation, with particular emphasis on negative R loadings that involve compressive excursions. A consistent decrease in the value of the equivalent stress intensity factor (ΔKeq) is observed as the stress ratio increases. The observation was made that the stress ratio significantly affects both the fatigue life and the distribution of von Mises stress. The results demonstrated a significant correlation between von Mises stress, ΔKeq, and fatigue life cycles. With an increase in the stress ratio, there was a significant decrease in the von Mises stress, accompanied by a rapid increase in the number of fatigue life cycles. The results obtained in this study have been validated by previously published literature on crack growth experiments and numerical simulations.

show abstract

“…Using the 3D FEM to compute the stress intensity factor at a set of points on the crack front, the fatigue crack growth analysis can be accomplished precisely. Nowadays, there is a variety of software to deal with the problem of fatigue crack growth, e.g., FRANC3D [23], ABAQUS [24], ANSYS [25][26][27][28][29][30], ZENCRACK [31], COMSOL [32], BEASY [33], and NAS-TRAN [34]. Three approaches have been commonly used to describe material fatigue analysis: the method of fracture mechanics proposed by Paris and Erdogan [35], the method of strain-life introduced by Coffin [36], and the method of stress-life introduced by Wöhler [37].…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Fatigue Crack Growth Analysis under Constant Amplitude Loading Using Finite Element Method

Alshoaibi

2022

Materials

View full text Add to dashboard Cite

Damage tolerant design relies on accurately predicting the growth rate and path of fatigue cracks under constant and variable amplitude loading. ANSYS Mechanical R19.2 was used to perform a numerical analysis of fatigue crack growth assuming a linear elastic and isotropic material subjected to constant amplitude loading. A novel feature termed Separating Morphing and Adaptive Remeshing Technology (SMART) was used in conjunction with the Unstructured Mesh Method (UMM) to accomplish this goal. For the modified compact tension specimen with a varied pre-crack location, the crack propagation path, stress intensity factors, and fatigue life cycles were predicted for various stress ratio values. The influence of stress ratio on fatigue life cycles and equivalent stress intensity factor was investigated for stress ratios ranging from 0 to 0.8. It was found that fatigue life and von Mises stress distribution are substantially influenced by the stress ratio. The von Mises stress decreased as the stress ratio increased, and the number of fatigue life cycles increased rapidly with the increasing stress ratio. Depending on the pre-crack position, the hole is the primary attraction for the propagation of fatigue cracks, and the crack may either curve its direction and grow towards it, or it might bypass the hole and propagate elsewhere. Experimental and numerical crack growth studies reported in the literature have validated the findings of this simulation in terms of crack propagation paths.

show abstract

Prediction of fatigue crack propagation lives of turbine discs with forging-induced initial cracks

Cited by 30 publications

References 13 publications

Stress analysis in the beater relief of a beater wheel

Stress analysis in the beater relief of a beater wheel

Numerical Analysis on Fatigue Crack Growth at Negative and Positive Stress Ratios

Fatigue Crack Growth Analysis under Constant Amplitude Loading Using Finite Element Method

Contact Info

Product

Resources

About