Fatigue resistance of high-strength steel sheet

European Commission Directorate-General For Research And Innovation

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Industrial research and development

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Extrait

ISSN 1018-5593
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European Commission
technical steel research
Properties and service performance
Fatigue resistance of high-strength steel sheet
STEEL RESEARCH European Commission
technical steel research
Properties and service performance
Fatigue resistance of high-strength steel sheet
G. Montfort, J. Defourny, V. Leroy
Centre de recherches métallurgiques
Rue Ernest Solvay, 11
B-4000 Liège
Contrat No 7210-KC/213
1.7.1987 to 30.6.1990
Final report
Directorate-General XII
Science, Research and Development
1996 EUR 15512 EN LEGAL NOTICE
Neither the European Commission nor any person acting on
behalf of the Commission is responsible for the use which might be made of the
following information
Cataloguing data can be found at the end of this publication
Luxembourg: Office for Official Publications of the European Communities, 1996
ISBN 92-827-5659-9
Reproduction is authorized, except for commercial purposes, provided the source is acknowledged
© ECSC-EC-EAEC, Brussels · Luxembourg, 1995
Printed in Luxembourg TABLE OF CONTENTS
Page
PART ONE: THE CONCEPTS
1. INTRODUCTION 1
2. CHARACTERIZATION OF THE FATIGUE RESISTANCE ACCORDING TO
MANSON-COFFIN
3. PRACTICAL IMPLICATIONS OF THIS APPROACH
4. COMPUTATION OF LOCAL STRAINS 3
5. THE CYCLIC STRESS-STRAIN
6.E SIGNIFICANCE OF THE CYCLIC CURVE 4
7. A NEW PROCEDURE TO ESTABLISH THE CYCLIC CURVE 5
7.1 Appraisal of the Bauschinger's effect
7.2l of the fatigue damage 6
7.3 Interest of the evolutive cyclic curve 7
8. CONCEPT OF THE LOCAL STRAIN APPROACH FOR FATIGUE LIFE PREDICTIONS 8
PART TWO: THE RESEARCH
9. OBJECTIVES AND STRUCTURE OF THE RESEARCH 9
10. INVESTIGATED MATERIALS
11. THE EQUIPMENT 10
PART THREE: STEEL CHARACTERIZATION
12. TEST PROCEDURE FOR SMALL SPECIMENS 1
13. CYCLIC CURVES OF DIFFERENT STEELS1
13.1 Analysis of Bauschinger's effect
13.2 Complete evolution of the stress-strain relationship2
14. THE ENDURANCE CURVES4
PART FOUR: TEST ON SIMPLE COMPONENTS
15. TEST PROCEDURE FOR U-BENTS5
16. FATIGUE PERFORMANCES 1
PART FIVE: PREDICTION OF FINITE FATIGUE LIVES
17. USEFULNESS OF A PREDICTION METHOD7
18. PREDICTION FOR ONE-LEVEL LOADINGS8
19. PREDICTION FOR ONE-LEVEL LOADINGS9
20.N FOR PEAK OVERLOADINGS 20
21. COMPLETE EVOLUTIVE PREDICTION MODEL
PART SIX: METALLOGRAPHICAL INVESTIGATIONS
22. INTEREST OFL INVESTIGATIONS1
23. ANALYSIS OF DIFFERENT STEELS
24. SUMMARY OF THE INVESTIGATIONS2
PART SEVEN: CONCLUSIONS
25. GENERAL DISCUSSION 23
26. ACKNOWLEDGEMENTS5
LITERATURE6
TABLES7
FIGURES 3
PART EIGHT: APPENDIX
27. APPENDIX A: EVOLUTIVE CYCLIC CURVES 6
28.X B: ENDURANCE CURVES 91 LIST OF TABLES - LISTE DES TABLEAUX - LISTE DER TABELLEN
1. Characteristics of steels studied in fatigue.
1. Caractéristiques des aciers étudiés en fatigue.
1. Merkmale der untersuchten Stähle.
2. Evolutive cyclic curve.
2. Courbe cyclique évolutive.
2.e Cyclische Kurve.
3. Use of the evolutive cyclic curve for fatigue life prediction.
3. Usage de la courbe cyclique évolutive pour la prédiction de la durée de vie en fatigue.
3. Verwendung der evolutiven cyclischen Kurve für die Evaluation der Dauerfestigkeit.
4. Full evolutive fatigue life computation model.
4. Modèle de calcul pour la durée de vie complète en fatigue.
4. Berechnungsmodeli für die kompletten Lebensdauer.
IV LIST OF FIGURES - LISTE DES FIGURES - LISTE DER BILDER
1. Theory of Manson-Coffin.
1. Théorie de.
1.e von.
2. U bent cold rolled sheet with a hole in the middle.
2. Tôle laminée à froid pliée en U avec un trou central.
2. U gebogenes kaltgewalztes Blech mit einem centralen Loch.
3. Front suspension train of a car.
3. Suspension avant d'une voiture.
3. Voraufhangung eines Wagens.
4. Testing of wheels by the manufacturer using an accelerated procedure.
4. Essais de roue par le constructeur utilisant une procédure accélérée.
4. Beschleunigtes Prüfverfahren für Räder.
5. Comparison of results between different designs of wheel.
5. Comparaison de résultats entre différentss de roue.
5. Vergleich der Ergebnisse zwischen verschiedener Radgeometrien.
6. Strain distribution of a U bent sheet with a hole in the middle using the linear plastic
theory.
6. Distribution des déformations d'une tôle pliée un U avec trou central, utilisant la théorie
élastique linéaire.
6. Verteilung der Dehnungen in einem gebogenen Blech nach der linearen elastischen
Theorie.
7. Procedure to determine the cyclic stress strain curve.
7. Procédure pour déterminer la courbe cyclique contrainte-déformation.
7. Verfahren für die Bestimmung der cyclishen Kurve.
8. Cyclic stress strain curves for various behaviours.
8. Courbes cycliques contrainte-déformation pour des comportements variés.
8. Verschiedene cyclische Spannungsdehnungskurve.
9. Procedure to establish the cyclic curve (the Bauschinger's effect).
9. Procédure pour établir la courbe cyclique (effet Bauschinger).
9. Verfahren für die Bestimmung der cyclischen Kurve (Bauschinger Effekt).
10. Stress-Strain loops.
10. Boucles contrainte-déformation.
10. Spannungsdehnungsringe.
11. Stress strain loops.
11. Boucles.
11..
12. Stress strain loops.
12. Boucles contrainte-déformation.
12. Spannungsdehnungsringe. 13. Stress strain loops.
13. Boucles contrainte-déformation.
13. Spannungsdehnungsringe.
14. Cyclic curves : continuous annealed steel (2 % + BH).
14. Courbes cycliques : acier recuit en continu (2 % + BH de peinture).
14. Cyclische Kurve : kontigeglühter Stal (2 % + BH).
15. Cyclic curves : continuous annealed steel.
15. Courbes cycliques : acier recuit en continu.
15. Cyclische Kurve : kontigeglühter Stahl.
16. Cyclic curves : batch annealed mild steel.
16. Courbes cycliques : acier doux recuit en bobine.
16. Cyclische Kurve : haubengeglühter Weicher Stahl.
17. Cyclic curves : batch annealed mild steel (2 % + BH).
17. Courbes cycliques : acier doux recuit en bobine (2 % + BH).
17. Cyclische Kurve : haubengeglühter Weicher Stahl (2 % + BH).
18. Determination of the evolutive cyclic curves.
18. Détermination des courbes cycliques évolutives.
18. Bestimmung der evolutiven cyclischen Kurve.
19. Evolutive cyclic curve : mild steel.
19. La courbe cyclique évolutive : acier doux.
19.e Cyclische Kurve : Weicher Stahl.
20. Evolutive cyclic curve : bake hardening steel (rephosphorized continous annealed).
20. Courbe cyclique évolutive : (acier rephosphoré et recuit en continu).
20.e Cyclische Kurve : Rephoskontigeglühter Stahl.
21. Evolutive cyclic curve : bake hardening steel (rephosphorized continuous annealed).
21. Courbe cyclique évolutive : (acier rephosphoré et recuit en continu).
21.e Cyclische Kurve :r Stahl.
22. Local strain approach.
22. Approche locale.
22. Oertliche Bewertung.
23. Local strain computation.
23. Calcul de la déformation locale.
23. Berechnung der Ortlichen Dehnung.
24. Specimen.
24. Eprouvette.
24. Probe.
25. Fatigue testing in laboratory.
25. Test de fatigue en laboratoire.
25. Dauerprüfverfahren.
26. Steel 41264-Steel 41028.
26. Acier 41264 - Acier.
26. Stahl4 - Stahl 41028.
VI 27. Microalloyed Steel (n° 3) ­ Microalloyed steel (2 % + BH).
27. Acier microallié (n° 3) ­ (2 % + BH).
27. Mikrolegierter Stahl (n° 3) ­ (2 % + BH).
28. Dual phase steel (n° 4).
28. Acier biphasé (n° 4).
28. "Dual Phase" Stahl (n° 4).
29. Evolutive cyclic curve : Steel 1.
29. Courbe cyclique évolutive : acier 1.
29. Evolutive Cyclische Kurve : Stahl 1.
30. Stress history of various steels.
30. Evolution des contraintes de différents aciers.
30. Spannungsevolution verschiedener Stähle.
31. Manson­Coffin curves ­ Steel 1 (batch mild).
31. Courbes de Manson­Coffin ­ Acier 1 (doux en bobine).
31. n Kurve ­ Stahl 1 (Haubenglühen).
32. Specimen for fatigue testing.
32. Eprouvette pour test en fatigue.
32. Probe für Dauerprüfung.
33. Mild steel : batch annealed.
33. Acier doux : recuit en bobine.
33. Weicher Stahl : Haubenglühen.
34. Mild steel : batch annealed.
34. Acier doux : recuit en bobine.
34. Weicher Stahl : Haubenglühen.
35. Mild steel : batch annealed.
35. Acier doux : recuit en bobine.
35. Weicher Stahl : Haubenglühen.
36. Steel : continuous annealed.
36. Acier : recuit en continu.
36. Kontigeglühter Stahl.
37. Steel : continuous annealed 2 % + BH.
37. Acier : recuit en continu 2 % + BH.
37. Kontigeglühter Stahl : 2 % + BH.
38. Steel : microalloyed.
38. Acier : microallié.
38. Mikrolegierter Stahl.
46. Meshing of