Geometrical optimization of notches under multiaxial fatigue stresses

The objective of this study was to understanding the application of a geometrical optimization of notches under multi-axial fatigue stresses. There are ways to structural optimization criteria based on the Von-Mises equivalent stress are strictly applicable to static loading, and that their application to fatigue loading is questionable, particularly when the applied loads are out-of-phase, an approach based on Computer Aided Optimization proposed by Mattheck in the ‘90s of the last century is proposed. The original CAO method is modified by introducing the Liu–Zenner fatigue criterion. A numerical routine is developed that, by means of an interface to ABAQUS FE code, is able to lead to an optimized geometry of notched details under general multi-axial loading. We applied this procedure on the automobile crankshaft to improve its fatigue life. This report presents the results of the same. It is found that this method is very useful and gives more accurate results than other available methods.

L'obiettivo di questo studio è stato quello di comprendere l'applicazione di una ottimizzazione geometrica di tacche sotto multiassiali sollecitazioni a fatica. Ci sono modi per criteri di ottimizzazione strutturale basato sul-Von Mises lo stress equivalente sono strettamente applicabile al carico statico, e che la loro applicazione a carico di fatica è discutibile, in particolare quando i carichi applicati sono fuori fase, un approccio basato su Computer Aided ottimizzazione proposto da Mattheck negli anni '90 del secolo scorso viene proposto. Il metodo originale CAO viene modificato introducendo il criterio di Liu-Zenner fatica. Una routine numerica è sviluppato che, per mezzo di un'interfaccia per il codice ABAQUS FE, è in grado di condurre ad una geometria ottimizzata dei dettagli intagliati in generale multi-assiale di carico. Abbiamo applicato questa procedura sul motore dell'automobile per migliorare la propria vita a fatica. Questo rapporto presenta i risultati dello stesso. Si trova che questo metodo è molto utile e dà risultati più accurati rispetto agli altri metodi disponibili.