The fatigue life in wheels was predicted by simulating the experimental method using Finite-Element analysis. Based on a high frequency fatigue property, calculations of the stresses in wheels were performed by simulating the rotating bending fatigue test. Wheels made of an aluminum alloy(A356.2) were tested using a bending fatigue tester. Results from bending fatigue test showed a linear correlation between bending moment and stress amplitude. Consequently, Finite-Element calculations were performed by a linear analysis. In order to find stress-cycles curves, spoke parts of wheel were tested using a rotary bending fatigue tester. Also, highly accurate Finite-Element analysis requires regression lines and confidence intervals from these results. In conclusion, if the fatigue data related to the material and manufacturing procedure are reliable, the prediction on fatigue lift in wheels can be carried out with high accuracy.
Ti-6Al-4V 재에 다양한 표면처리방법을 통하여 나노스킨화된 피로시험편을 제작하고 회전굽힘피로 시험과 축하중 인장압축피로시험을 수행하였다. 특히 S-N 곡선에서 초음파나노표면개질(UNSM)법은 국내특허기술로 다른 처리법들보다 우수한 결과를 보였고, UNSM 처리된 직경 5 mm 재는 6 mm 티타늄재를 대치 가능할 성능을 얻었다. UNSM 처리된 $10^6$ 사이클 이상의 장수명영역에서 피로강도가 크게 향상되는 시험결과를 얻었다. 균열발생 패턴의 분석을 통하여 Ti-6Al-4V 재는 응력의 작용형태에 따라 표면균열발생형(surface originating crack type)과 내부균열발생형(interior originating crack type)인 어안균열(fish eye crack)이 발생하는 메커니즘을 분석하였다.
In order to analyze feasibility of replacing a conventional 6-mm Ti bar with a 5-mm bar, a series of rotating bending fatigue tests were carried out on Ti-6Al-4V bars by strengthening the fatigue performance using a special technique called UNSM (Ultrasonic Nanocrystal Surface Modification). The results of S-N curves clearly showed that the performance of the 5-mm titanium specimen was similar to that of the 6-mm specimen when the UNSM treatment was applied. The 5-mm treated specimen converged with small scattering band into the linear line of the non-treated 6-mm one. Below the fatigue life of $10^5$ cycles, the UNSM treatment did not show any significant superiority in the bending stress and fatigue life. However, over the fatigue life of $10^5$ cycles, the effect of UNSM was superior for each fatigue life, and the bending stress became longer and higher than that of the untreated one. In the case of 6-mm Ti-bar with UNSM, the fatigue limit was about 592 MPa, and there was fatigue strength increase of about 30.7% at the fatigue life of $10^4$ cycles compared to the untreated 6-mm bar. Therefore, the compressive residual stress made by the UNSM in Ti-6Al-4V increased the fatigue strength by more than 30%.
Recently the steel parts used in automobiles are required to be used under high stress more than ever before due to the need of keeping the weight down. To achieve this requirement of the high strength steel, it must be necessary to decrease inclusion contents and surface defects as like decarburization, surface roughness etc. In this study, the surface conditions are measured to know the influence on fatigue properties by two cases of two-stage shot peening and single-stage shot peening. And for this study, three kinds of spring steel (JISG408l-SUP7, SAE 9254 and DIN 50CrV4) are shaped. This study shows the outstanding improvement of fatigue properties at the case of two-stage shot peening in the rotating bending fatigue test and it results from (1) decreasing the surface roughness (2) unchanging the surface hardness (3) increasing the compressive residual stress. Moreover, results also show fatigue failures originated at the inclusion near the surface, and this inclusion type is turned out to be an alumina of high hardness.
SCMH2 steel is widely used in the industrial members of car and tractor. This study focused on material properties and evaluation technology of the SCMH2 steel regarding the surface treatment followed by carburizing and nitriding, by means of impact test, hardness test. and fatigue test including HCF (high cycle fatigue) and VHCF (very high cycle fatigue). Drop weight impact tester (Instron, 9250 Hv) and Cantilever type rotating-bending fatigue tester (YRB200, 3150 rpm) were used to characterize the SCMH2 standard specimen before and after carburizing/nitriding. In order to understand those effects on fatigue characteristics and material properties, the fractured surfaces were carefully observed and analyzed by SEM (scanning electron microscope) and EDS (energy-dispersive X-ray spectroscopy).
The components with the circular cross section have the symmetric combination parts for rotating balance and the crack emanates from the symmetric combination parts. The symmetric cracks from symmetric combination parts make a decrease in the component fatigue life more than single crack. In this study, to estimate the behavior of symmetric cracks, the fatigue test was performed using rotary bending tester on the specimen with a symmetric defects in circular cross section. The material used in this study is Ni-Cr-Mo steel alloy. Under the same stress, the result from the rotary bending fatigue test turned out that the symmetric cracks made a decrease in the fatigue life by 35% more than single crack and the relation between log a and cycle ratio $N/N_f$ obtained linearly.
In this paper, the fatigue characteristics of shot peened A7075-T651 alloy were compared with those of the specimens without the shot peening. The multi-spindle and single-spindle rotating bending fatigue testing machines were employed for the evaluation. Shot peening (SP) with various pressure (5 psi, 10 psi, 15 psi, 25 psi and 35 psi) were used in this test. In order to investigate the effect of the applied pressure during the SP, we carried out the surface roughness test, compressive residual stress test, hardness test, tensile test, VHCF (Very high cycle fatigue) test and SEM observation. SP induced the formation of remarkable compressive residual stress from the surface to certain depth of sample by means of the plastic deformation. The surface hardness and the fatigue characteristics of the specimens were also modified by the SP. According to the S-N curves, fatigue lives of shot peended sample with 25 psi measures 50 times higher than that of the untreated sample. The fatigue lives of shot peened sample with 15 psi and 35 psi measure approximately 10 times higher than that of the untreated ones.
Procedures are presented for influence of shot peening on fatigue strength, fatigue life and effects of shot peening are discussed from experiments were taken between shot peened and unpeened SPS5, SM45C specimens. After the residual stress on shot peened specimens was measured by X-ray diffractometer, rotating bending fatigue tests were carried out. In addition, the compressive residual stress profile was obtained by the superposition method of three stresses which is based on Al-Obaid's equation. Predicted fatigue life considering residual stress profile which was obtained by the Al-Obaid's equation and another predicted fatigue life considering residual stress profile which was measured in test were compared. For the purpose of predicting fatigue life, Morrow's equation considering the residual stress and mean stress was used.
This paper was studied on the behavior, crack formation and propagation of slip bands on low carbon steel which was heat-treated in three conditions in order to change metallic structure. The specimens were tested by rotating bending fatigue testing machine and also observed the variations of grains by microscope. From the test results it was clear that fatigue endurance limit and life of low carbon steel were more increased in contrast with the case that the grain size of specimen was more decreased. Slip bands developed at oil-quenched specimen and furnace-cooled specimen. Formed cracks in the first one or two grains below the surface were approximately "planar" type, there after they followed "wavy" type. It was also found that cracks at 30% higher stress than fatigue limit were usually developed inter-granular, and cracks at 12% higher stress than fatigue limit were propagated meandering path, partly trans- and partly inter-grandular.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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