8377355640

3. ANALIZA LITERATURY DOTYCZĄCEJ WYTĘŻENIA ZMĘCZENIOWEGO 3.1. Przegląd kryteriów wytrzymałości zmęczeniowej

Układ kierowniczy samochodu jest grupą elementów poddaną działaniu obciążeniom zmiennym. Złożony kształt oraz rodzaj obciążeń elementów powodują powstawanie niejednorodnych, trójosiowych rozkładów naprężeń w materiale, co daje różne wartości wytężenia zmęczeniowego. Jednym z głównych zadań analizy zmęczeniowej jest określenie długości resursu, czyli tzw. eksploatacyjnej żywotności cyklicznej (ang. service cyclic lite).

Najczęściej do analizy zmęczeniowej badanych elementów włączane są kryteria nisko- i wysokocyklowego zmęczenia z uwzględnieniem zagadnień drgań przenoszonych z zawieszenia do układu kierowniczego samochodu.

Prace eksperymentalne doprowadziły do stworzenia wielu modeli kryteriów wytężenia wieloosiowego zmęczenia. Modele te często opierają się na krańcowo różnych założeniach, warto więc przy ich przeglądzie podzielić je na grupy odpowiadające ich charakterystyce [37]:

-    modele naprężeniowe wywodzące się z krzywej eliptycznej Gougha-Pollarda,

-    modele oparte na niezmiennikach (inwariantach) stanu naprężenia lub

odkształcenia,

-    modele bazujące na płaszczyźnie krytycznej,

-    modele uwzględniające wartości średnie naprężeń lub odkształceń,

-    modele energetyczne.

W lat trzydziestych XX w. Gough i Pollard [22] stworzyli model kryterium wytężenia zmęczeniowego oparty na krzywej eliptycznej dla złożonej wytrzymałości zmęczeniowej (zginanie i skręcanie). Mimo iż od powstania wzoru Gougha-Pollarda minęło już ponad 70 lat jest on nadal zalecany w podręcznikach [14], a także rozwijany we współczesnych kryteriach zmęczeniowych.

Marin [47] zaproponował kryterium, w którym bierze pod uwagę amplitudę i wartość średnią naprężenia oktaedrycznego.

Lee [33, 39] zmodyfikował ćwiartkę elipsy Gougha do postaci kryterium uwzględniającego przesunięcie w fazie naprężeń. W badaniach porównawczych Wanga [80] kryterium to zostało bardzo wysoko ocenione.

3.1.1. Grupa kryteriów inwariantnych

W skład kryteriów tej grupy wchodzą zwykle naprężenie hydrostatyczne oraz naprężenie oktaedryczne. Zastosowanie kryteriów inwariantnych pozwala ustalić czy pęknięcie zmęczeniowe się pojawi, czy też nie. Orientacja potencjalnych pęknięć nie może być jednak przez te kryteria ustalona.

Sformułowana przez Guesta zasada [25] wiążąca algebraicznie największe i najmniejsze naprężenia główne jest nadal uznawana za możliwą do stosowania w przypadku rozpatrywania naprężeń głównych. Stosowana w równaniu Guesta stała materiałowa (stosunek Z_so/Zgo) jest obecnie powszechnie używana jako miara ciągliwo-kruchej charakterystyki materiału.

Sines [73] poddał analizie wpływ różnych kombinacji zmiennego naprężenia zginającego i skręcającego na wytrzymałość zmęczeniową. Na postawie swoich badań sformułował kryterium zawierające naprężenie oktaedryczne reprezentujące amplitudę zmiennych naprężeń oraz średnią wartość naprężenia hydrostatycznego, które miało

13