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Numerical Simulations of Stress Intensity Factors and Fatigue Life in L-Shaped Sheet Profiles

Dömling, Ferdinand und Paysan, Florian und Breitbarth, Eric (2024) Numerical Simulations of Stress Intensity Factors and Fatigue Life in L-Shaped Sheet Profiles. Metals, 14 (12). Multidisciplinary Digital Publishing Institute (MDPI). doi: 10.3390/met14121463. ISSN 2075-4701.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
6MB

Offizielle URL: https://www.mdpi.com/2075-4701/14/12/1463

Kurzfassung

The assessment of fatigue cracks is an elementary part of the design process of lightweight structures subject to operational loads. Although angled sheets are standard components in forming technology, fatigue crack growth in geometries like C- and L-sections has been little-studied and is mostly limited to crack growth before the transition through the corner. In this study, fatigue crack propagation is simulated to explore the influence of sheet thickness, corner angle and corner radius on the fatigue life in an L-section. The stress intensity factor (SIF) is derived as the driving force of crack growth over the full crack path. Special attention is paid to the evolution of the SIF in the radius sub-section and its implications on the fatigue life. The results show that the SIF in an angled sheet for given loading conditions and crack lengths cannot be readily approximated by the SIF in an equivalent straightened sheet. The bending angle and radius lead to crack growth retardation or acceleration effects. These findings are important for the design and optimization of forming geometries with regard to fatigue crack growth.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/211407/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Numerical Simulations of Stress Intensity Factors and Fatigue Life in L-Shaped Sheet Profiles
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Dömling, Ferdinandferdinand.doemling (at) dlr.dehttps://orcid.org/0009-0000-9263-1421NICHT SPEZIFIZIERT
Paysan, FlorianFlorian.Paysan (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-5575-1002NICHT SPEZIFIZIERT
Breitbarth, EricEric.Breitbarth (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-3479-9143175072592
Datum:21 Dezember 2024
Erschienen in:Metals
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Ja
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:14
DOI:10.3390/met14121463
Verlag:Multidisciplinary Digital Publishing Institute (MDPI)
Name der Reihe:SI: Fracture and Fatigue of Advanced Metallic Materials
ISSN:2075-4701
Status:veröffentlicht
Stichwörter:stress intensity factor; L-section; finite element simulation; fatigue crack growth; fracture mechanics
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Luftfahrt
HGF - Programmthema:Komponenten und Systeme
DLR - Schwerpunkt:Luftfahrt
DLR - Forschungsgebiet:L CS - Komponenten und Systeme
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):L - Strukturwerkstoffe und Bauweisen
Standort: Köln-Porz
Institute & Einrichtungen:Institut für Werkstoff-Forschung > Metallische und hybride Werkstoffe
Hinterlegt von: Dömling, Ferdinand
Hinterlegt am:06 Jan 2025 09:39
Letzte Änderung:06 Jan 2025 09:39

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