Issue |
Matériaux & Techniques
Volume 99, Number 7, 2011
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Page(s) | 743 - 750 | |
Section | Comportement et endommagement / Behaviour and damage | |
DOI | https://doi.org/10.1051/mattech/2011118 | |
Published online | 19 January 2012 |
On-line damage detection and monitoring at thin sheet joints for deriving failure criteria*
Détection et surveillance de dommages aux joints de tôle fine pour la détermination des critères de défaillance
1
Chair for System Reliability and Machine Acoustics SzM, Technical
University Darmstadt, Germany
e-mail: halvar.schmidt@lbf.fraunhofer.de
2
Laboratory of Material and Joining Technology LWF, University of
Paderborn, Germany
3
Fraunhofer Institute for Structural Durability and System
Reliability LBF, Darmstadt, Germany
Received:
8
November
2010
Accepted:
26
July
2011
Determined fatigue strength characteristics of self-piercing riveted, spot-welded and laser beam welded specimens made of steel and aluminum thin sheets as well as their failure behavior are analyzed and compared. Various methods for on-line damage detection and monitoring are applied and evaluated in this context. The analysis of stiffness and frequency are accentuated as methods, which are easy to use and appropriate to detect the initiation of a technical size crack. Correlations between the degree of damage and the change in stiffness or frequency are set up experimentally and verified numerically via finite element analysis (FEM). The failure criteria “initiation of a technical size crack” (a ≥ 0.5 mm) and “rupture” are recommended for evaluating different joining techniques with regard to their fatigue strength. The presented investigations are based on a multitude of fatigue tests under constant amplitude loading conducted in the context of two joint research projects.
Résumé
Les caractéristiques de la résistance à la fatigue des pièces « self-piercing » rivetés (SPR), soudés par point ainsi que par laser fait des tôles fines en acier et en aluminium ainsi que leur comportement à la rupture sont analysés et comparés. Diverses méthodes pour la détection et la surveillance de dommages sont appliquées et évaluées dans ce contexte. L’analyse de la rigidité et de la fréquence sont adoptées comme méthodes, du fait qu’elles sont faciles à utiliser et appropriées pour détecter l’initiation d’une fissure. Les corrélations entre le niveau de dommages et le changement de la rigidité ou de la fréquence sont élaborées expérimentalement et vérifiées numériquement à l’aide de la méthode des éléments finis (MEF). Certains critères de défaillance sont nécessaires pour évaluer les différentes techniques d’assemblage concernant leur résistance à la fatigue. Les présentes investigations sont basées sur une multitude d’essais de fatigue sous amplitude constante, conduites dans le cadre de deux projets de recherche communs.
Key words: Fatigue / failure criteria / damage detection / weld joint / rivet joint / thin sheet
Mots clés : Fatigue / critères de défaillance / détection de dommages / assemblages soudés / assemblages à rivets / tôle fine
© EDP Sciences, 2012
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