Deformation behaviour of mild steel beams under alternating loads

Abstract

A method has been developed to predict the cyclic behaviour of simple structures subjected to reversed bending under load control conditions. Cyclic moment-curvature relations are developed from pure bending tests under moment control and are applied to predict deflection range and maximum deflection amplitude for a cantilever beam.

Disagreement between analytical and experimental results at low life and high load is attributed to a discontinuous yield phenomenon which manifests itself below a certain threshold load range.

Cyclic creep is believed to occur depending upon the nature of residual stresses initiated during the first half cycle of reversed loading.

Résumé

On décrit une méthode susceptible de prédire le comportement de structures simples soumises à la flexion alternée dans les limites strictes de charges symétriques constantes. A cette fin, deux études expérimentales ont été faites. Une première série d'essais avec moment de flexion contrôlé a porté sur des éprouvettes en acier doux dans les conditions de flexion simple alternée; mais la variation, pour un cycle quelconque, n'était pas symétrique par rapport à l'axe central de la poutre. On a entrepris une seconde série d'essais sur des poutres-consoles en acier doux soumises à des charges alternées; l'intervalle de fléchissement variait d'un cycle à l'autre mais, pour un cycle quelconque, les amplitudes de la flèche étaient inégales.

D'après les résultats de la première série d'essais, on a établi une relation moment-courbure. On a eu recours ensuite au calcul électronique et un programme a été réalisé afin de prédire le comportement de structures simples sous flexion alternée dans les conditions de charge contrôlée. On s'est servi de la méthode pour prédire le comportment d'une poutre-console dans des conditions de charge similaires et on a établi une comparaison avec la seconde série d'essais. La corrélation entre les caractéristiques moment-courbure et le nombre de cycles est satisfaisante entre500 et10 000 cycles.

On croit que les discordances, relatives à l'intervalle de fléchissement ou à l'amplitude maximale de flèche, entre les résultats analytiques et expérimentaux pour un petit nombre de cycles et une charge élevée sont dues à un phénomène de déformation plastique discontinue qui se manifeste au-dessous d'un certain seuil. On suppose qu'il se produit un fluage cyclique dans une direction spécifique qui dépend de la nature des contraintes résiduelles engendrées durant la première moitié d'un cycle de chargement alterné.