FATIGUE LIFE PREDICTION OF UN-NOTCHED ROUND SPECIMENS BASED ON CRACKING SIMULATION

This work presents a cracking damage model to assess fatigue lives of un-notched round specimens in axial stresses due to constant and variable amplitude loading. The model numerically simulates collective behavior of growing short fatigue surface cracks originating from the surface roughness of specimens made of a two-phase alloy. The specimen roughness is assumed resembling micro cracks of different sizes and locations along the minimum specimen circumference. Material grains of different phases, sizes and strengths are randomly distributed over that circumference. To verify the model, this work utilized published experimental data on round specimens made of ferritic-pearlitic steel and tested in push-pull constant and variable amplitude loading with (a) two-step high-low and low-high sequences, (b) repeated two-step loading blocks. To simulate laboratory testing, different specimens were randomly configured and virtually tested. Comparison of the experimental results and corresponding predictions shows the validity of the model.
 
يقدم العمل الحالى محاکاة للشروخ المعتمدة على العمر الافتراضى للأحمال الثابتة والأحمال المتغيرة. النموذج يعمل محاکاة للسلوک الجماعى لنمو الشروخ الموجودة على سطح عينة  ذات المقطع دائرى غير المحززة ثنائية الاطوار. وتمثل خشونة سطح العينة فى هذا النموذج شروخا صغيرة ذات أطوال ومواقع مختلفة على طول المحيط عند أقل مساحة مقطع ، ويتم توزيع حبيبات العينة  بأسلوب عشوائى على هذا المقطع . وللتحقق من صلاحية هذا النموذج ، تم مقارنة نتائج هذا النموذج بنتائج معملية أجريت على نفس العينات ومعرضة لأحمال ثابتة وأخرى متغــيرة سواء کانت:  (أ) مکونة من مرحلتين ، تبدأ من إجهاد منخفض  ثم إلى إجهاد أعلى إلى أن يحدث الکسر أو العکس ،  أو (ب)  مکونة من مرحلتين ، تبدأ من إجهاد لعدد  معين من الدوارات ثم إلى إجهاد آخر لعدد من الدورات مع التکرار. هـــذا، ولمحاکاة الاختبارات المعملية تم تجهـــيز عينات إفتراضية مختلفة بشکل عشوائى واختبارها إفتراضيا . وقد وجد أن نتائج النموذج الحالى تتفق مع النتائج المعملية المنشورة. علاوة على ذلک ، قـد تم دراسة تأثير خشونة السطح وقطر العينة  والإجهاد المتوسط على عمر الکلل .