Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

VYSOKÁ ŠKOLA BÁŇSKÁ – TECHNICKÁ UNIVERZITA OSTRAVA Identifikace mechanických ekvivalentů, zbytkové napjatosti a konstrukce zatěžovacích diagramů z topografie.

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "VYSOKÁ ŠKOLA BÁŇSKÁ – TECHNICKÁ UNIVERZITA OSTRAVA Identifikace mechanických ekvivalentů, zbytkové napjatosti a konstrukce zatěžovacích diagramů z topografie."— Transkript prezentace:

1 VYSOKÁ ŠKOLA BÁŇSKÁ – TECHNICKÁ UNIVERZITA OSTRAVA Identifikace mechanických ekvivalentů, zbytkové napjatosti a konstrukce zatěžovacích diagramů z topografie povrchu generovaného hydroabrazivní technologií doc. Ing. Jan Valíček, Ph.D.

2 Obsah prezentace Cíl Úvod, výběr technologie Experimentální část Koncepce řešení Konstrukce zatěžovacích diagramů a diskuze Závěr 6

3 Cíl  Identifikace mechanických ekvivalentů, konstrukce zatěžovacích diagramů (tj. určení pevnosti, pružnosti, zbytkového napětí, velikosti a charakteru rychlosti odeznění, průběhu s hloubkou) z topografie povrchu generovaného hydroabrazivní technologií

4 Úvod, výběr technologie Současný trend : - neustálé zvyšování užitných vlastností materiálů - jedna z možností → zjemňování zrna materiálu (ECAP) Mechanické vlastnosti (tvrdost, pevnost, tažnost, …) Velikost zrna Topografie povrchu

5 Úvod, výběr technologie  Princip tvářecí technologie ECAE spočívá ve vícenásobném protlačování materiálu zalomeným otvorem konstantního průřezu. Určení intenzity deformace vybraného materiálu na bázi hliníku v průběhu tvářecího procesu ECAP.

6 Experimentální část EN AW mm  = 10 mm konstantní rychlost deformace – 1,73 mm /s

7 Experimentální část Celkem byly technologií ECAE vytvořeny 4 páry vzorků s jedním až čtyřmi protlačeními. Kdy první z páru byl použit na metalografické zkoušky a druhý pro stanovení mechanických vlastností. Nákres zkušební tyče

8 Experimentální část Metalografická analýza Mikroskop GX51 Pro zviditelnění struktury byly vzorky nejprve broušeny na brusném papíru zrnitosti 600, 1200 a 2000 MESH, dále byly leštěny 20 s na přístroji firmy Struers LectroPol-5 při napětí 24V v elektrolytu pod firemním označení D2. Nakonec byly vzorky leptány po dobu 4 s opět na přístroji Struers LectroPol-5 při napětí 2 V ve stejném elektrolytu. Pro pozorování metalografických výbrusů byl použit invertovaný mikroskop pro odražené světlo GX51 s maximálním zvětšením 1000x. Struers LectroPol-5

9 Experimentální část Mikrostruktura a) výchozího materiálu (sample 0); b) materiálu podrobeného jednomu průchodu zápustkou ECAE (vzorka 1); c) materiálu podrobeného čtyřem průchodům zápustkou ECAE (vzorka 7). a)b) c)

10 Experimentální část Počet prechodů R p0,2 [MPa] R m [MPa] A [%] E [GPa] V tabulce jsou uvedeny hodnoty mechanických vlastností získané z tahových zkoušek (VÚHŽ Dobrá). V tabulce jsou uvedeny průměrné hodnoty mechanických veličin, stanovených ze dvou zkoušek pro každou jednotlivou skupinu vzorků.

11 Experimentální část Mechanické vlastnosti v závislosti na počtu protlačení.

12 Příprava experimentů technologií AWJ  Ústav geoniky AV ČR, v. v. i., Ostrava  PTV CNC WJ2020B-1Z-D

13 Experimentální část Technologické faktoryZnačkaJednotkaHodnota Tlak kapalinyp MPa 370 Průměr vodní tryskydodo mm 0,3 Průměr abrazivní trubicedada mm 0,8 Délka abrazivní trubicelala mm 76 Hmotnostní průtok abraziva mama g.min Vzdálenost trysky od povrchu L mm 2 Posuvná rychlostvpvp mm.min , 250, 200, 150, 100 Velikost abraziva- MESH 80

14 Experimentální část MicroProf FRT Měření drsnosti povrchu po řezání AWJ optickým profilometrem MicroProf FRT

15 Koncepce řešení h x – hloubka měřeného bodu X (na řezu) [mm] h vz – tloušťka vzorku [mm] X – vybraný měřený bod na řezné stopě Y ret – odchylka řezné stopy od normálové roviny v bodě X [mm] δ – deviační úhel [°] Ra x – drsnost v bodě X [μm]

16 Koncepce řešení – ověřené vztahy Křivení řezné stopy Dělitelnost materiálu Vazba geometrických parametrů Střední aritmetická drsnost Ra, Ra x Yret, , h x,Yret x Průběhové vyrovnávací napětí Podmínka Deviace Mechanická konstanta materiálu

17 Predikce mechanických parametrů materiálů Protlačení σ el σ kl Rmσ pt σ true [MPa] 0177,05189, ,17291, ,38296, ,37305, , Tab.1 Teoretická data napěťových parametrů podle diagramů σ-ε Protlačení ε kl ε el ε Rm ε pt A [-] [%] 00,005650,00220,0510,19519,5 10,00450,00120,03850,15915,9 20,004460,00120,03750,15515,5 30,004380,00110,0360,15315,3 40,004470,00120,0380,1616 Tab. 2 Teoretická data deformačních parametrů podle diagramů σ-ε

18 Predikce mechanických parametrů materiálů Obr. 1 Alterace vzájemného poměru napěťových parametrů podle počtu protlačení Obr. 2 Alterace vzájemného poměru deformačních parametrů podle počtu protlačení

19 Predikce mechanických parametrů materiálů ProtlačeníR p0.2 σ klT R mM R mT A(M)A(T)E mM E mT [-][MPa] [%] [MPa] , ,519, , ,315, , ,615, , ,415, , , mean275,2275,266282,434715,0616, ,6 diff [%](+/-) 0(+) 22,9(+)9,2(-) 56,8 Tab. 3 Komparovaná teoretická a naměřená data

20 Predikce mechanických parametrů materiálů Obr. 3 Grafická ilustrace poměru komparovaných teoretických a naměřených dat

21 Konstrukce zatěžovacích diagramů Obr. 4. EN AW 6060, σ rzx - ε, protlačení 0, E m =31331 MPa útlumová složka skutečného def.napětí σ rz sumární kvadratická napjatost napětí podle Hookova zákona tlaková složka napětí technická pevnost tahová složka napětí pevnost jádra trvalá relat.prodloužení na mezi technické pevnosti prodloužení na mezi pružnosti relat.prodloužení na mezi kluzu napětí na mezi kluzu napětí na mezi pružnosti

22 Konstrukce zatěžovacích diagramů Obr. 5. EN AW 6060, σ rzx - ε, protlačení 1, E m = MPa napětí podle Hookova zákona sumární kvadratická napjatost útlumová složka skutečného def.napětí σ rz tlaková složka napětí technická pevnost relat.prodloužení na mezi kluzu prodloužení na mezi pružnosti napětí na mezi pružnosti napětí na mezi kluzu tahová složka napětí relat.prodloužení na mezi technické pevnosti σ cd pevnost jádra trvalá

23 Konstrukce zatěžovacích diagramů Obr. 6. EN AW 6060, σ rzx - ε, protlačení 2, E m = MPa relat.prodloužení na mezi technické pevnosti prodloužení na mezi pružnosti relat.prodloužení na mezi kluzu napětí na mezi pružnosti napětí na mezi kluzu napětí podle Hookova zákonasumární kvadratická napjatost útlumová složka skutečného def.napětí σ rz technická pevnost pevnost jádra trvalá tlaková složka napětí tahová složka napětí

24 Konstrukce zatěžovacích diagramů Obr. 7. EN AW 6060, σ rzx - ε, protlačení 3, E m = MPa pevnost jádra trvalá prodloužení na mezi pružnosti napětí na mezi pružnosti napětí na mezi kluzu napětí podle Hookova zákonasumární kvadratická napjatost útlumová složka skutečného def.napětí σ rz tlaková složka napětí σ ret tahová složka napětí technická pevnost relat.prodloužení na mezi technické pevnosti relat.prodloužení na mezi kluzu

25 Konstrukce zatěžovacích diagramů Obr. 8. EN AW 6060, σ rzx - ε, protlačení 4, E m = MPa napětí na mezi kluzu napětí na mezi pružnosti prodloužení na mezi pružnosti relat.prodloužení na mezi kluzu relat.prodloužení na mezi technické pevnosti technická pevnost útlumová složka skutečného def.napětí σ rz napětí podle Hookova zákonasumární kvadratická napjatost tlaková složka napětí tahová složka napětí pevnost jádra trvalá

26 Konstrukce zatěžovacích diagramů Prokázala se možnost exaktní teoretické konstrukce ekvivalentních diagramů σ-ε, a to využitím naměřených hodnot. Vývojové trendy v hodnotách teoretických i naměřených jsou ekvivalentní. Prokázala se možnost analyticky exaktního vyšetření parametrů v diagramech σ-ε. Jde o operativní, bezkontaktní a nedestruktivní způsob, který umožňuje identifikovat napěťodeformační mechanické ekvivalenty mechanických parametrů materiálů z analýzy drsnosti povrchu. Umožňuje jednoduchou operativní kontrolu mechanických parametrů expresním způsobem.

27 Konstrukce zatěžovacích diagramů Pomocí mechanické konstanty K plmat je rovněž možno provést predikci pružně-pevnostních ekvivalentů jak v pružné tak i v plastické oblasti přetváření včetně numerických i grafických parametrů skutečných i technických σ-ε diagramů na stanovených přetvárných mezích. Potřebnost a aktuálnost nového způsobu diagnostiky pružnopevnostních parametrů včetně statické konstrukce zatěžovacího diagramu σ-ε a dalších analýz na základě měření topografie povrchu spočívá v získání on-line informací o vlastnostech konkrétně využívaného materiálu přímo v provozech, poloprovozech atd. Nejen v aplikační sféře, ale také v základním výzkumu materiálů s akcentem na prohloubení současné teorie pružnosti a pevnosti, fyziky pevných látek a tím také celého procesu technického vzdělávání, a to nejen v lokálním měřítku, ale i dokonce v měřítku evropském, resp. celosvětovém. Řešení nabízí originální způsob identifikace fyzikálně- mechanických vlastností technických materiálů, a to nejen statických, tzv. tabulkových, ale také způsob identifikace dynamických změn těchto parametrů v čase podle intenzity a druhu namáhání a vytváření interaktivních matematických modelů

28 Diskuze výsledků

29

30

31

32

33 Závěr Řešení nabízí originální způsob identifikace fyzikálně-mechanických vlastností technických materiálů pomocí nejen statických, tzv. tabulkových parametrů, ale také dynamických parametrů, tj. způsob identifikace dynamických změn těchto parametrů v čase podle intenzity a druhu namáhání a vytváření interaktivních matematických modelů. Nový způsob řešení chování materiálů v plastické napěťově-deformační oblasti z topografické drsnosti povrchu, kde se zobecněný Hookův zákon ve tvaru nahrazuje rovnicí A to z důvodu, že výraz ɛ n v zobecněném Hookově zákonu, tj. hodnota exponentu n, je současnými hypotézami nedostatečně řešitelná. Navržený způsob je levně a expresně aplikovatelný, na základě vstupů měřených např. ultrazvukem, jak v laboratorních podmínkách, tak i v podmínkách in-situ pro přímou kontrolu a monitorování okamžitého stavu materiálu nosných konstrukcí.

34 Děkuji za pozornost.


Stáhnout ppt "VYSOKÁ ŠKOLA BÁŇSKÁ – TECHNICKÁ UNIVERZITA OSTRAVA Identifikace mechanických ekvivalentů, zbytkové napjatosti a konstrukce zatěžovacích diagramů z topografie."

Podobné prezentace


Reklamy Google