Reserve estimate of strength of machine parts subject laden with asymmetrically

Authors

  • Анатолий Дмитриевич Погребняк Institute of Mechanics. S.P. Timoshenko NAN Ukraine 03057, Kyiv, str. P. Nesterova, 3, Ukraine
  • Михаил Николаевич Регульский Institute of Mechanics. S.P. Timoshenko NAN Ukraine 03057, Kyiv, str. P. Nesterova, 3, Ukraine
  • Александр Владимирович Желдубовский Institute of Mechanics. S.P. Timoshenko NAN Ukraine 03057, Kyiv, str. P. Nesterova, 3, Ukraine
  • Павел Васильевич Кондрашев National Technical University of Ukraine «Kiev Polytechnic Institute» Pr. Peremogy, 37, Kyiv, Ukraine, 03056, Ukraine
  • Александр Тимофеевич Сердитов National Technical University of Ukraine «Kiev Polytechnic Institute» 03056, Kiev, etc., 37, Ukraine
  • Юрий Валентинович Ключников National Technical University of Ukraine «Kiev Polytechnic Institute» 03056, Kiev, etc., 37, Ukraine

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2013.19001

Keywords:

margin of safety, static and cyclic loadings, maximum stresses, asymmetric loading

Abstract

Creation of engineering structures is closely related to the need of  improving the methods for strength calculation. This task is es­pecially relevant with regard to the parts subject to cyclic loadings, causing premature failure as a result of the development of the metal fatigue process. In this regard, it is important to develop the research aimed at finding adequate model approximations that describe the interrelation of durability of a construction material with the range of loading conditions and the number of structural features of parts made of it.

The method of calculating the safety margin of parts of engineer­ing structures subject to the combined effects of static and cyclic loadings is considered in this paper. The focus is on assessing the maximum limit stresses characteristic of the asymmetric loading of structural materials, taking into account the stress concentration as one of the main factors inherent in real structural elements. The proposed approach provides more correct calculation of the margin of safety in the implementation of design works.

Thus, the research results given in this paper are of both sci­entific and practical interest. The authors proposed a method for assessing the margin of safety of constructional materials subject to asymmetric cyclic loading, based on the previously developed models of the limit state based on the use of power transcendental functions.

Author Biographies

Анатолий Дмитриевич Погребняк, Institute of Mechanics. S.P. Timoshenko NAN Ukraine 03057, Kyiv, str. P. Nesterova, 3

Kandydat tekhnichnykh nauk

Department of Mechanics of creep

Михаил Николаевич Регульский, Institute of Mechanics. S.P. Timoshenko NAN Ukraine 03057, Kyiv, str. P. Nesterova, 3

Kandydat tekhnichnykh nauk

Department of Mechanics of creep

Александр Владимирович Желдубовский, Institute of Mechanics. S.P. Timoshenko NAN Ukraine 03057, Kyiv, str. P. Nesterova, 3

Kandydat tekhnichnykh nauk, starshyi nauchnyi sotrudnik

Department of Mechanics of creep

Павел Васильевич Кондрашев, National Technical University of Ukraine «Kiev Polytechnic Institute» Pr. Peremogy, 37, Kyiv, Ukraine, 03056

Kandydat tekhnichnykh nauk, dotsent

Department of laser technology and physico-technical technology

Александр Тимофеевич Сердитов, National Technical University of Ukraine «Kiev Polytechnic Institute» 03056, Kiev, etc., 37

Kandydat tekhnichnykh nauk, dotsent

Mechanical Engineering Institute

Department of Laser Technology and Physics and engineering technology

Юрий Валентинович Ключников, National Technical University of Ukraine «Kiev Polytechnic Institute» 03056, Kiev, etc., 37

Mechanical Engineering Institute

Department of Laser Technology and Physics and engineering technology

References

  1. Афанасьев, Н. Н. Статистическая теория усталостной прочности металлов [Текст] / Н. Н. Афанасьев // Киев: Изд-во АН УССР.- 1953.- 128 с.
  2. Вейбулл, В. Усталостные испытания и анализ их результатов [Текст] / Пер. с англ. под ред. С. В. Серенсена.- М.: Машиностроение.- 1964.- 276 с.
  3. Гаф, Г. Дж. Усталость металлов [Текст] / Пер. с англ. под ред. Н. А. Шапошникова. М.-Л.: Гл. редакция литературы по черной металлургии. 1935.- 304 с.
  4. Давиденков, Н. Н. Динамическая прочность и хрупкость металлов [Текст] / Избр. труды: В 2-х томах.- Киев: Наук. думка, 1981.- Т. 1.- 704 с.
  5. Иванова, В. С. Усталостное разрушение металлов [Текст] / М.: Металлургиздат, 1963.- 258 с.
  6. Форрест, П. Усталость металлов [Текст] / Пер. с англ. под ред. С. В. Серенсена.- М.: Машиностроение, 1968.- 352 с.
  7. Хейвуд, Р. Б. Проектирование с учетом усталости [Текст] / Пер. с англ. под ред. чл.-кор. АН СССР И.Ф.Образцова.- М.: Машиностроение, 1969.- 504 с.
  8. Soderberg, C. R. Factor of safety and working stresses [Текст] / Trans. ASME.- 1930.- (30).-С. 13-28.
  9. Серенсен, С. В. Определение запаса прочности при расчете деталей машин [Текст] / Вестник машиностроения, 1943.- № 6.- С. 6-14.
  10. Голуб, В. П. Высокотемпературное разрушение материалов при циклическом нагружении [Текст] / В. П. Голуб, А. Д. Погребняк. - Киев: Наук. думка, 1994.- 228 с.
  11. Голуб В. П., Метод расчета усталостной прочности металлических и композитных материалов при асимметричном многоцикловом нагружении [Текст] / В. П. Голуб, В. И. Крижановский, А. Д. Погребняк // Прикл. механика, 2004, т. 40, № 11.- С. 106-116.
  12. Голуб В. П. Усталостная прочность металлических и композитных материалов при асимметричном растяжении-сжатии [Текст] / В. П. Голуб, В. И. Крижановский, А. Д. Погребняк, Е. С. Кочеткова // Прикл. механика, 2006, т. 42, № 1.- С.48-58.
  13. Кузьменко В. А., Влияние частоты нагружения, температуры и асимметрии цикла на выносливость теплостойких сталей 1Х2М и Х18Н9. Сообщение 1 [Текст] / В. А. Кузьменко, И. А. Троян, Я. И. Цимбалистый и др. // Пробл. прочности.- 1981.- №2.- С. 30-36.
  14. Цимбалистый, Я. И. Исследование неупругости и усталости металлов при асимметричных циклах высокочастотного растяжения-сжатия [Текст]: Автореф. дис. к-та техн. наук:- Я. И. Цимбалистый; Киев, 1977.- 20 с.
  15. Подзолов, И. В. Расчет допускаемых напряжений для черных металлов в машиностроении (Действительный запас прочности) [Текст] / И. В. Подзолов // Изд. 3-е, перераб. и дополн.- М.: Оборонгиз.- 1947.- 486 с.
  16. Ужик, Г. В. Прочность сталей при одновременном действии постоянных и переменных нагрузок [Текст] / Г. В. Ужик // Изв. АН СССР. ОТН.- 1949.- №5.- C. 657-665.
  17. Afanasiev, N.N. (1953). Statistical theory of the fatigue strength of metals. Kiev, Izd-vo AN USSR, 128.
  18. Veibull, V. (1964). Fatigue testing and analysis of results. Per. s angl., pod red., S. V. Serensena, М., Engineering, 276.
  19. Gaf, G. (1935). Metal fatigue. Per. s angl., pod red., N.A. Shaposhnikova, М., L., Home Edition literature on Steel, 304.
  20. Davidenkov, N. N. (1981). Dynamic strength and brittleness of metals. Izbr., trudy, Kiev, Nauk. dumka, (1), 704.
  21. Ivanova, V. S. (1963). Fatigue fracture of metals. М., Metallurgizdat, 258.
  22. Forrest, P. (1968). Metal fatigue. Engineering, 352.
  23. Khevud, R. B. (1969). Designing for fatigue. Engineering, 504.
  24. Soderberg, C. R. (1930). Factor of safety and working stresses. Trans. ASME., (30), 13-28.
  25. Serensen, S. V. (1943). Determination of the safety margin when calculating machine parts. Bulletin of engineering, (6), 6-14.
  26. Golub, V. P. (1994). High-temperature fracture of materials under cyclic loading, 228.
  27. Golub, V. P. (2004). The method of calculating the fatigue strength of metallic and composite materials in the asymmetric multicyclic loading. Applied mechanics, (11), 106-116.
  28. Golub, V.P. (2006). Fatigue strength of metallic and composite materials in the asymmetric stress-strain. Applied mechanics, (1), 48-58.
  29. Kuzmenko, V.A. (1981). Influence of loading frequency, temperature and cycle asymmetry on endurance of heat-resistant steels 1Х2М и Х18Н9. Problems of Strength, (2), 30-36.
  30. Tsymbalistyi, Ya.I. (1977). The study inelasticity and metal fatigue in asymmetric cycles of high tension and compression, 20.
  31. Podzolov, I.V. (1947). Calculation of allowable stresses for ferrous metals in mechanical engineering (actual margin of safety), 486.
  32. Uzhyk, G.V. (1949). Strength steels under the simultaneous action of permanent and variable loads. Izv. AN USSR, OTN., (5), 657-665.

Published

2013-12-12

How to Cite

Погребняк, А. Д., Регульский, М. Н., Желдубовский, А. В., Кондрашев, П. В., Сердитов, А. Т., & Ключников, Ю. В. (2013). Reserve estimate of strength of machine parts subject laden with asymmetrically. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6(7(66), 8–12. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2013.19001

Issue

Section

Applied mechanics