Comparison of some selected multiaxial fatigue failure criteria dedicated for spectral method

The paper presents the procedure of estimation of fatigue life in the high- cycle fatigue regime under a multiaxial random loading using the spectral method. The procedure consists of application of the power spectral density function of the equivalent stress in the fatigue life assessment together with the known spectral method developed for the uniaxial stress state. The model proposed by Miles and Dirlik was presented as an example. Two groups of multiaxial fatigue failure criteria have been distinguished: the criteria based on the critical plane approach and the criteria using invariants of the stress state. Two sets of experimental data were used in order to compare the calculated and experimental fatigue lives. It has been shown that under the multiaxial random loading the results of fatigue life calculated according to the considered method are well correlated with the results of experiments if the multiaxial fatigue failure criterion is properly selected for mechanical parameters of the tested material.

Wpracy przedstawiono metodologię wyznaczania trwałości zmęczeniowej w zakresie dużej liczby cykli przy obciążeniu losowym z wykorzystaniem metody spektralnej. Metodologia ta wykorzystuje funkcję gęstości widmowej mocy naprężenia ekwiwalentnego przy wyznaczaniu trwałości zmęczeniowej wraz ze znanymi jednoosiowymi modelami spektralnymi. Jako przykład przedstawiono modele proponowane przez Milesa i Dirlika. Wyróżniono dwie grupy kryteriów wieloosiowego zmęczenia: kryteria opierające się na pojęciu płaszczyzny krytycznej i kryteria wykorzystujące niezmienniki stanu naprężenia. W celu porównania obliczeniowej i eksperymentalnej trwałości zmęczeniowej wykorzystano dwa zestawy danych otrzymanych przy kombinacji zginania ze skręcaniem. Wykazano, że przy wieloosiowym obciążeniu losowym trwałości obliczeniowe korelują dobrze z otrzymanymi podczas eksperymentu, jeżeli zostanie zastosowane odpowiednie do właściwości mechanicznych materiału kryterium wieloosiowego zniszczenia zmęczeniowego.