Accelerated Life Test and FEM Simulation-Based Fatigue Analysis of an Aluminum Alloy Push Rod

Abstract

The accelerated life test based on the spectrum of fatigue loads was used both in numericalsimulation and bench tests of the push rod. The symmetrical cycling of the push rod was presented asthe positive pulsating load spectrum corresponding to the stress spectrum of the critical node in thefinite element model. As FEM analysis demonstrates, the fatigue crack initiation would occur at theedge of the first-position pin hole with maximum stress and minimum fatigue life. Bench test results show that the fatigue crack initiation and fatigue life of the push rod are in good agreement with FEM data.

Спектр усталостного нагружения при ускоренном испытании на долговечность использован как при численном моделировании, так и при стендовых испытаниях толкателя. Симметричный спектр толкателя был упрощен как положительный спектр пульсирующей нагрузки согласно спектру напряжений критического узла в конечноэлементной модели. Результаты анализа, полученные с помощью модели, свидетельствуют о том, что усталостная трещина зарождается на краю точечного отверстия в первом положении с максимальным напряжением и минимальной усталостной долговечностью. Согласно стендовым испытаниям зарождение усталостных трещин и усталостная долговечность толкателя хорошо согласуются с результатами анализа на конечноэлементной модели.

Спектр втомного навантаження при прискореному випробуванні на довговічність використаний як при чисельному моделюванні, так і при стендових випробуваннях штовхача. Симетричний спектр штовхача був спрощений як позитивний спектр пульсуючого навантаження згідно спектру напружень критичного вузла в скінченноелементної моделі. Результати аналізу, отримані за допомогою моделі, свідчать про те, що втомна тріщина зароджується на краю точкового отвору в першому положенні з максимальним напруженням і мінімальної втомної довговічністю. Згідно стендовим випробуванням зародження втомних тріщин і втомна довговічність штовхача добре узгоджуються з результатами аналізу на скінченноелементної моделі.