Awrejcewicz-Ä‚â€šÄąÂ uczak

Transkrypt

XXII Sympozjum Mechaniki Eksperymentalnej Ciađa Stađego
Jachranka, 18÷21 października 2006
nd
22 Symposium on Experimental Mechanics of Solids
Jachranka, Poland, October 18÷21, 2006
BADANIA EKSPERYMENTALNE DYNAMIKI KLATKI
PIERSIOWEJ
Jan Awrejcewicz, Bartosz Đuczak
Politechnika Đódzka, Katedra Automatyki i Biomechaniki
Ul. Stefanowskiego 1/15 90-924 Đódź
[email protected], [email protected]
EXPERIMENTAL INVESTIGATONS OF THE HUMAN THORAX DYNAMICS
The experimental rig was developed in order to perform more detailed investigation of the
human rib cage responses and injuries subject to impact loads and to validate numerical results
published recently by the authors. The construction of experimental rig was based on Hybrid III
thorax calibration test stand. Thorax model was established with impact velocities ranging
between 2-4 m/s and impactor masses of 10-23 kg. In the experimental rig a rigid disk initiated by
energy of spring was used as an impactor. In construction of experimental rig a pendulum has not
been applied. Force-deflection, force-time and deflection-time histories have been obtained and
monitored. They define the human thorax response to the given impact conditions.
1. Wprowadzenie
Urazy klatki piersiowej stanowią okođo 29 procent wszystkich poważnych lub
śmiertelnych obrażeń odnoszonych przez osoby uczestniczące w wypadkach drogowych.
Ograniczenie ilości ciężkich (lub bardzo ciężkich) przypadków obrażeń klatki piersiowej,
jest możliwe jedynie poprzez rozwijanie już istniejących oraz wprowadzanie nowych
systemów bezpieczeństwa biernego. Koncerny samochodowe, aby sprostać temu
wyzwaniu stosują w swoich badaniach manekiny ATD1, które z możliwie największą
dokđadnością mają odzwierciedlać zachowanie ciađa czđowieka podczas zderzenia.
Zapewnienie „największej dokđadności”, określane w literaturze naukowej terminem
biozgodności, wymaga przeprowadzenia dla każdego typu manekina szeregu testów
porównawczych. Za biozgodnego uznawane są jedynie te manekiny, których odpowiedź
jest porównywalna z odpowiedzią ciađa czđowieka na taki sam charakter obciążeń
(zarówno statycznych jaki i dynamicznych).
Bardzo istotnym kryterium biozgodności manekina do testów zderzeniowych
czođowych jest test odpowiedzi klatki piersiowej na uderzenie. Ze względu na
ograniczenia techniczne wszystkie dotychczasowe typy manekinów zostađy
zoptymalizowane tylko dla szczególnych warunków uderzenia.
1
ATD - z ang. Anthropometric Test Device
7
nd
MONITOROWANIE I SYMULACJA
DEFEKTU W KOMPOZYTOWYCH OBIEKTACH
CYLINDRYCZNYCH
Wojciech Bđażejewski, Paweđ Gąsior, Aleksander Przygoda
Instytut Materiađoznawstwa i Mechaniki Technicznej, Politechnika Wrocđawska,
ul. Smoluchowskiego 25, 50-370 Wrocđaw
MONITORING AND SIMULATION OF A DEFECT IN A COMPOSITE
CYLINDRICAL OBJECTS
Experimental tests were conducted on a cylindrical long fiber composite object. The purpose
of these tests were to verify the efficiency of the optical monitoring system of the macroscopic
defect, which is created in result of composite layer damage concentration. The composite layer of
the tested object was unidirectional circumferential carbon fiber reinforced composite in a epoxy
matrix. The sensitivity of the optical monitoring system were determined and were compared with
the one from numerical simulation for the same angle of composite layers. Then the numerical
simulations for the big range of composite layer angles were conducted, for this purpose a cluster
of 17 computers were used.
1. Wstęp
Elementy konstrukcyjne wykonane z materiađów kompozytowych (np.: zbiorniki
i rury wysokociśnieniowe, wirniki elektrowni wiatrowych) wymagają okresowej lub
ciągđej kontroli stanu technicznego, która zapewni wysoki poziom bezpieczeństwa
w trakcie ich eksploatacji. Fakt ten wymusza stosowanie systemów czujnikowych, które
będą w stanie monitorować cađą konstrukcję i wykrywać pojawiające się defekty w ich
wczesnym stadium. Szczególnie przydatnymi do tego celu okazują się być czujniki
światđowodowe. Mogą być one wbudowane w strukturę materiađu kompozytowego, bez
zmiany jego parametrów wytrzymađościowych, a ponadto cechują się dużą czuđością na
zmianę czynników zewnętrznych, takich jak odksztađcenia czy temperatura [1]. W
prezentowanej pracy przedstawiona zostanie aplikacja różnego rodzaju czujników
światđowodowych do monitorowania defektów w rurze wykonanej z kompozytu
węglowo-epoksydowego. Punktowa deformacja warstwy kompozytowej powoduje wzrost
lokalnych naprężeń w obwodowo nawiniętej strukturze oraz modulację fali świetlnej
propagowanej w gđowicach pomiarowych. Przeprowadzone badania miađy na celu
wyznaczenie odpowiedzi czujników na lokalne odksztađcenia materiađu kompozytowego
oraz wyznaczenie optymalnej odlegđości pomiędzy nimi.
13
nd
BADANIA DOŚWIADCZALNE I MODELOWANIE REAKCJI STOPU
PA2 NA DZIAĐANIE WIELOOSIOWYCH OBCIĄŻEŃ
ZEWNETRZNYCH
Andrzej Buczyński
Politechnika Warszawska, Instytut maszyn Roboczych Ciężkich
ul. Narbutta 84, 02-524 Warszawa, tel. 0-22-660-8795
Wojciech Kocańda
Politechnika Warszawska, Instytut Podstaw Budowy Maszyn
ul. Narbutta 84, 02-524 Warszawa
An attempt to predict material behavior under non-proportional loads was made in the paper. A
special attention was paid to plastic strain evolution while constant tension-symmetric shear, and
constant shear-symmetric tension-compression loads were applied to tubular samples. The incremental
cyclic plasticity model considering kinematic hardening and gradient plastic flow rule were used. The
results of experiments and numerical predictions were compared to verify the forwarded assumptions.
1. Wstęp.
Dziađanie obciążeń zewnętrznych na elementy konstrukcyjne maszyn często wywođuje
lokalne zjawisko kumulacji odksztađceń plastycznych obserwowane w otoczeniu
koncentratorów. Ewolucja tych odksztađceń prowadzi do powstawania mikropęknięć,
propagacji uszkodzeń, a następnie może powodować zniszczenie elementu. Dlatego
modelowanie rozwoju trwađych deformacji jest przedmiotem wielu prac teoretycznych i
doświadczalnych. Próby opracowania metod obliczeniowych przeznaczonych do
przewidywania rozwoju odksztađceń plastycznych wiązađy się najczęściej z zastosowaniem
teorii wielo-powierzchniowych [1,2]. Zalety tych metod, takie jak np. odwzorowanie efektu
Bauschingera lub uwzględnienie wzmocnienia materiađu obserwowanego podczas dziađania
obciążeń wieloosiowych, przyczyniđy się do zastosowania ich w aplikacjach przemysđowych
[3].
Problemy obliczeniowe stanowi wđaściwe odwzorowanie efektu kumulacji skđadowych
odksztađceń plastycznych. Różnice między wynikami przewidywań i badań doświadczalnych
obserwowane są podczas jednoczesnego skręcania i rozciągania lub skręcania i ściskania, gdy
jedna ze skđadowych obciążenia zmienia się symetrycznie w kolejnych cyklach, zaś druga
19
nd
BADANIE I MODELOWANIE IZOTROPOWYCH
ELASTOMERÓW MAGNETOREOLOGICZNYCH
Aleksandra Gasperowicz, Jerzy Kaleta, Piotr Zając, Grażyna Ziętek
Instytut Materiađoznawstwa i Mechaniki Technicznej, Politechnika Wrocđawska,
ul. Smoluchowskiego 25, 50-370 Wrocđaw
[email protected], [email protected],
[email protected], [email protected]
INVESTIGATION AND MODELING OF IZOTROPIC
MAGNETORHEOLOGICAL ELASTOMERS
In the paper investigation and modeling of magnetorheological elastomers have been
presented. These materials belong to the group called „smart”because their mechanical properties
may be controlled by applying external magnetic field. Investigated materials were made of
thermoplastic elastomer matrix with randomly dispersed iron particles. An influence of external
magnetic field on properties of the material were investigated on purpose-built test stand. All
specimens were sheared. Applied magnetic field vector was normal to the surface of each
specimen. Applied magnetic values were from 0 up to 140 kA/m. To describe its properties elastoplastic model was selected.
WPROWADZENIE
Elastomery magnetoreologiczne należą do grupy określanych angielskim terminem
„smart”. Ich wđasności mechaniczne zmieniają się w obecności pola magnetycznego.
Historia materiađów magnetoreologicznych sięga lat czterdziestych dwudziestego wieku,
kiedy Jakob Rabinow opatentowađ ciecz magnetoreologiczną. W polu magnetycznym
zmienia się lepkość takiej cieczy, która jest zawiesiną cząstek miękkich magnetycznie
w cieczy nośnej. Równocześnie z badaniami tych materiađów, które nasiliđy się dopiero
w latach osiemdziesiątych, prowadzono prace nad materiađami stađymi o wđasnościach
magnetoreologicznych. Elastomery magnetoreologiczne są odpowiednikiem cieczy
magnetoreologicznych Są to kompozyty zbudowane z cząstek miękkich magnetycznie
umieszczonych w elastomerowej matrycy. Rozróżnia się dwa typy takich materiađów:
anizotropowe, w których cząstki tworzą struktury uporządkowane oraz izotropowe. Ze
względu na bardziej skomplikowany proces produkcji elastomerów anizotropowych, co
może mieć znaczenie w przypadku komercyjnego zainteresowania, autorzy skupili się na
materiađach izotropowych.
25
nd
O PRZYCZYNACH NIEZGODNOŚCI OBLICZEŃ MES Z BADANIEM
PEĐNEGO PROCESU ŚCISKANIA PRĘTA
Aniela Glinicka, Lesđaw Kwaśniewski
Instytut Mechaniki Konstrukcji Inżynierskich, Wydziađ Inżynierii Lądowej
Politechniki Warszawskiej
00-647 Warszawa, Al. Armii Ludowej 16
(022) 660-65-14, [email protected]
(022) 660-63-81 L.Kwaś[email protected]
ABOUT REASONS OF DISCREPANCY BETWEEN FE SIMULATION AND
EXPERIMENT CARRIED OUT ON STEEL BAR UNDER COMPRESSION
The objective of the paper is to find out if it is possible to replace an experiment for
compression of a steel bar, with a computer simulation. Full range compression including
inelastic post buckling bending was considered. Experimental results for a circular tube were
set against analogues numerical data obtained using FE program Ls-Dyna. Comparison of
numerical and experimental equilibrium paths shows that the main reason of differences is
due to the undefined boundary conditions during the experiment. FE models with different
boundary conditions gave upper and lower bounds of the experimental equilibrium path.
1. Wstęp
Celem niniejszej pracy jest uzyskanie odpowiedzi na pytanie, czy stworzenie modelu
dyskretnego wyboczenia pręta dla tzw. laboratorium wirtualnego, jest celowe i wystarczające
w procesie badawczym. Doświadczalne badanie wyboczenia pręta w maszynie
wytrzymađościowej nie należy do eksperymentu trudnego. Wystarczy przygotować pręt np.
metalowy o wymaganej dđugości i o precyzyjnie obrobionych końcach, użyć odpowiedniego
oprzyrządowania do jego zamocowania, i posđugując się maszyną wytrzymađościową,
pozwalającą na automatyczny pomiar obciążenia i przemieszczenia np. typu Instron,
zarejestrować proces ściskania w peđnym zakresie obciążenia. Następnie można powtarzać
doświadczenie zmieniając wymiary geometryczne próbek, ich materiađ i parametry
sterowania maszyną. Czy tego wszystkiego nie można zastąpić obliczeniami numerycznymi
przy wykorzystaniu metody elementów skończonych? Czy posđugując się komputerem można
31
XXII Sympozjum Mechaniki Eksperymentalnej Ciaáa Staáego
Jachranka, 18÷21 paĨdziernika 2006
nd
WYKORZYSTANIE METODY POMIARU ZMIANY REZYSTANCJI
DO BADANIA KOMPOZYTÓW WĉGLOWO-EPOKSYDOWYCH
Agnieszka JarzĊbiĔska-Dziegciar, Paweá Pyrzanowski
Instytut Techniki Lotniczej i Mechaniki Stosowanej, Politechniki Warszawskiej,
ul. Nowowiejska 24, 00-665 Warszawa, [email protected]
INVESTIGATION OF CARBON COMPOSITES BY MEANS OF
ELECTRICAL RESISTANCE-BASED METHOD
A simple resistance-based method was used to study the epoxy-carbon composite material.
Measurement of changes of the resistance between contacts, located on both sides of the composite
plate, allows detecting the beginning of the damage process in static test. In cyclic test
displacement of the pin, relative to set-up and changes of resistance between the contact points,
versus number of cycles were measured. The results indicate that pins in composites can be used
in inessential joints. The method can be useful to determine the margin of safety of a joint.
1. WPROWADZENIE
Projektowanie coraz bardziej záoĪonych konstrukcji inĪynierskich, zarówno pod
wzglĊdem ich geometrii, jak i aspektów wytrzymaáoĞciowych wymusza stosowanie coraz
nowoczeĞniejszych materiaáów konstrukcyjnych. W naleĪących do najbardziej
zaawansowanych technologiach wykorzystywanych w przemyĞle lotniczym i kosmicznym
oznacza to przejĞcie od materiaáów izotropowych (gáównie stopów Īelaza, glinu i tytanu)
do materiaáów anizotropowych, jakimi są kompozyty. Do najczĊĞciej obecnie
stosowanych naleĪą kompozyty metal-metal, oraz wáókna szklane, wĊglowe lub
kevlarowe w osnowie epoksydowej.
PrzejĞcie to wyraĨnie widoczne jest w przemyĞle lotniczym, zwáaszcza na przykáadzie
duĪych samolotów pasaĪerskich, w których ogólny udziaá masowy materiaáów
kompozytowych zwiĊkszaá siĊ systematycznie od okoáo 2% na początku lat 80-tych
(Boeing 757), poprzez okoáo 12% we wczesnych latach 90-tych (Airbus A340), 25% w
roku 2005 (Airbus A380) aĪ do ponad 50% w roku 2006 (Boeing 787) [1]. Planowany
zakup tych ostatnich samolotów przez Polskie Linie Lotnicze spowodowaáo gwaátowny
wzrost zainteresowania wykorzystaniem kompozytów w lotnictwie takĪe i w Polsce.
Z punktu widzenia uĪytkownika szczególnie istotna jest moĪliwoĞü oceny stanu
konstrukcji i okreĞlenie bezpiecznego czasu jej eksploatacji. W niniejszej pracy
przedstawiono metodĊ oceny stanu kompozytu wĊglowo-epoksydowego, najczĊĞciej
wykorzystywanego do tworzenia odpowiedzialnych elementów wytrzymaáoĞciowych
struktury statków powietrznych.
37
nd
DOŚWIADCZALNE WYZNACZANIE STREF PLASTYCZNYCH W
STALACH Z WYRAŹNĄ GRANICĄ PLASTYCZNOŚCI
Henryk Jodđowski
Politechnika Krakowska
31-864 Kraków al. Jana Pawđa II 37
Tel. 012 628-33-43
THE EXPERIMENTAL DETERMINATION OF PLASTIC ZONES IN
STEELS WITH PHYSICAL YIELD POINT.
In this work, a new identification method of plastic zones in steels with physical yield point
based on optical interference effect, was presented. Results of tests verify the method received for
three steels with different content of carbon ~0,15%, ~0,45% and ~1,0%, confirmed the
correctness of research method.
1. Wprowadzenie
Większość materiađów metalowych wykazuje zdolność do odksztađceń trwađych,
zwanych również plastycznymi, pojawiających się przy odpowiednio dużych
naprężeniach. Podstawą do oceny granicznych wartości naprężeń jest statyczna próba
rozciągania oraz sporządzone w czasie tej próby wykresy.
W pracy Nadai`a [1] z 1950 omówiono obszernie wcześniejsze badania zjawiska
pđynięcia plastycznego. Ważnymi elementami w pracy [1] są fotografie rejestrujące
zmiany stanu wypolerowanej powierzchni rozciąganej próbki ze stali niskowęglowej w
chwili wystąpienia pierwszych poślizgów plastycznych. Widoczne są tam przesunięcia
powierzchni poszczególnych ziaren w kierunku prostopadđym do powierzchni próbki oraz
poślizgi plastyczne w nielicznych ziarnach. W rezultacie następuje pofalowanie
powierzchni próbki (skórka pomarańczy), co sprawia, że powierzchnia zamiast odbijać
rozprasza światđo, co wyklucza możliwość występowania zjawiska interferencji optycznej.
Podobne zjawisko zaobserwowano w badaniach odksztađceń plastycznych wokóđ mađych
otworów omówionych w pracach [2],[3]. Można zatem sądzić, że sygnađem świadczącym
o początku odksztađceń plastycznych jest utrata, przez wypolerowaną powierzchnię
próbki, zdolności odbijania światđa i zanik zjawiska interferencji optycznej.
W prezentowanej pracy dla kilku statycznych prób rozciągania stali węglowych
wykazujących wyraźną granicę plastyczności pokazano zjawiska optyczne, jakie
towarzyszą początkowi pđynięcia plastycznego.
43
nd
WYMIAR FRAKTALNY POWIERZCHNI PĘKNIĘCIA:
WIELKOŚĆ UNIWERSALNA?
Piotr Kotowski
Politechnika Wrocđawska, Instytut Materiađoznawstwa i Mechaniki Technicznej
Wrocđaw50-370, ul. Smoluchowskiego 25
tel. +48 (71) 320-21-40, email: [email protected]
FRACTAL DIMENSION OF FRACTURE SURFACE:
A UNIVERSAL VALUE?
An investigation of an influence of loading parameters on fractal dimension of electrotechnical
ceramics fracture has been presented. Investigation objects were samples made of C110 and C130
ceramics. Specimens were breaking under cyclic and static loading conditions. To estimate fractal
characteristics a method used for metals fracture had been adapted. Fractal dimensions were estimated
for profiles obtained by the vertical cross section technic. Obtained results show that fractal dimension
does not characterises the material. These results seem to support the idea that the fractal dimension of
fracture might have a universal value, i.e., independent of the material. That dimension does not
characterises loading conditions, as well.
W pracy przedstawiono badania nad wpđywem parametrów obciążania na wymiar fraktalny
powierzchni przeđomu porcelany elektrotechnicznej. Obiektem badań byđa ceramika C110 i C130.
Próbki poddano rozciąganiu w warunkach cyklicznego i statycznego obciążania. Wymiary fraktalne
byđy wyznaczane dla profili otrzymanych przez prostopadđe przecinanie powierzchni przeđomu.
Uzyskane rezultaty wskazują, że wymiar fraktalny nie jest wielkością charakteryzującą materiađ.
Wyniki te potwierdzają tezę, że wymiar fraktalny przeđomu może być wielkością uniwersalną,
niezależną od materiađu. Wymiar fraktalny nie zależy również od sposobu obciążania.
1. Wstęp
Morfologia powierzchni przeđomu jest od dawna intrygującym tematem badań. Do tej
pory dowiedziono, że wđasności przeđomu dla niejednorodnych materiađów zależą od
mikrostruktury jak również od procesów zachodzących w materiale podczas zniszczenia.
Czynniki te mogą silnie wpđywać na lokalne kierunki propagacji pęknięcia a zatem również
na ksztađt powierzchni przeđomu. Nie tak dawno temu m.in. koncepcja fraktali znalazđa
zastosowanie w tym obszarze. Przeprowadzono wiele badań eksperymentalnych
i teoretycznych dla różnych materiađów od plastycznych stopów aluminium po kruche skađy,
49
nd
OCENA ZMIAN WĐAŚCIWOŚCI MECHANICZNYCH
STOPU ALUMINIUM PA7 POD WPĐYWEM OBCIĄŻEŃ
CYKLICZNYCH
Zbigniew L. Kowalewski
Instytut Podstawowych Problemów Techniki PAN
ul. Świętokrzyska 21, 00-049 Warszawa
e-mail: [email protected]
Instytut Transportu Samochodowego
ul. Jagiellońska 80, 03-301 Warszawa
Tadeusz Szymczak
Katedra Mechaniki i Informatyki Stosowanej
Wydziađ Mechaniczny
Politechnika Biađostocka
ul. Wiejska 45c, 15-351 Biađystok
EVALUATION OF MECHANICAL PARAMETERS VARIATIONS OF PA7
ALUMINIUM ALLOY DUE TO CYCLIC LOADING
The paper describes experimental results of tests carried out on PA7 aluminium alloy subjected to the proportional and non-proportional cyclic loading. An influence of strain path shape of
non-proportional cyclic loading on mechanical parameters is studied. Effect of additional hardening is identified using the yield surface concept.
1. Wprowadzenie
Wđaściwości mechaniczne materiađów konstrukcyjnych mogą ulegać zmianie na skutek dziađania różnych procesów eksploatacyjnych. Do najbardziej znanych należy zaliczyć
procesy wprowadzające deformację plastyczną takie jak np.: obciążenia monotoniczne,
cykliczne zmienne lub stađe w czasie. Wspomniane procesy często przyjmują zđożone
formy, co może istotnie wpđywać na niezawodność pracy urządzenia. Jak wykazują doniesienia literaturowe np. [1y5], niezawodność oraz ocena okresu zapasu bezpiecznej eksploatacji urządzenia to wciąż zagadnienia bardzo aktualne. Zachodząca degradacja wđaściwości mechanicznych materiađów konstrukcyjnych na skutek dziađania obciążeń eksploata55
nd
WPĐYW PARAMETRÓW OBCIĄŻEŃ CYKLICZNYCH NA PRZEBIEG DEFORMACJI WSKUTEK OBCIĄŻEŃ MONOTONICZNIE
NARASTAJĄCYCH W KIERUNKU ORTOGONALNYM
Zbigniew L. Kowalewski
ul. Świętokrzyska 21, 00-049 Warszawa
Tadeusz Szymczak
Katedra Mechaniki i Informatyki Stosowanej
Wydziađ Mechaniczny
Politechnika Biađostocka
ul. Wiejska 45c, 15-351 Biađystok
AN INFLUENCE OF CYCLING LOADING PARAMETRS ON DEFORMATION
DUE TO MONOTONIC LOADING IN THE ORTOGONAL DIRECTION
The paper presents experimental results for PA7 aluminium alloy subjected to monotonic deformation conducted simultaneously with cyclic loading. An influence of strain amplitude, frequency and shape of cyclic loading signal on characteristics under monotonic loading is studied. In
analysis the yield surface concept is also applied to identify whether softening effect during cyclic
loading observed has the permanent character.
1. Wprowadzenie
Obciążenia cykliczne mogą istotnie wpđywać na przebieg procesów wywođywanych
obciążeniami o charakterze monotonicznie narastającym. Jest to zagadnienie, którym aktualnie zajmuje się wiele ośrodków naukowych, ponieważ dotyczy możliwości modyfikacji procesów technologicznych produkcji póđfabrykatów na przykđad w postaci prętów.
Rezultatem tych badań są często nowe technologie formowania materiađów [np. 1y2].
Większość badań tego typu realizowana jest w zakresie dużych deformacji, rzędu 50%. W
prezentowanej pracy przedstawione zostaną nowe wyniki z zakresu tej tematyki, które
dotyczyć jednak będą mađych deformacji plastycznych (<1%).
Badaniom poddano lotniczy stop aluminium, oznaczony jako PA7 (2024 wg EN;
Al MgCu2 wg DIN).
61
nd
DOBÓR METOD DOŚWIADCZALNYCH DO BADANIA STANÓW
SPRĘŻYSTO-PLASTYCZNYCH
Barbara Kozđowska
Zakđad Mechaniki Stosowanej, Politechnika Warszawska
ul. Św. Andrzeja Boboli 8, 02-525 Warszawa
[email protected]
THE SELECTION OF THE EXPERIMENTAL METHOD TO THE ELASTICPLASTIC STATES ANALYSIS
In the paper the selection of the experimental method to the elastic-plastic states
analysis in the two-dimensional models made of duralumin is presented. The experimental
testing was carried out by photoelastic coating method, moiré method and thermography
method. The strain distribution in the elastic and plastified zones was calculated along the
axis of symmetry for models with different stress concentratores. The results were
discussed and the advantages of the methods were compared.
1. Wprowadzenie
Analiza stanów sprężysto-plastycznych znajduje wiele istotnych zastosowań technicznych przy projektowaniu i użytkowaniu konstrukcji, zwđaszcza przy obecnej tendencji do
budowy urządzeń dopuszczających częściowe uplastycznienie materiađu. Szeroko obecnie
stosowane metody numeryczne, nie dają do tej pory peđnego i cađkowicie pewnego rozwiązania. Ze względu na trudności z modelowaniem zagadnień nieliniowych (np.
uplastycz-nienie materiađu konstrukcji) wymagają one w dalszym ciągu weryfikacji
doświadczalnej.
2. Dobór metod badawczych
Do metod eksperymentalnych, które najlepiej nadają się do analizy stanów sprężystoplastycznych należą metody pozwalające na prowadzenie badań na obiektach
rzeczywistych w warunkach eksploatacyjnych, bez konieczności stosowania uproszczeń
modelowych. Są to m.in. metoda elastooptycznej warstwy powierzchniowej, metoda mory
i metoda termografii. Metody te są metodami polowymi, pozwalającymi na uzyskiwanie
informacji o stanie odksztađcenia cađego rozpatrywanego ustroju a nie tylko w wybranych
punktach. Ich zaletą jest także doskonađa wizualizacja procesu postępującego
uplastycznienia materiađu, a więc również możliwość szybkiej jakościowej oceny wpđywu
67
nd
BADANIA DOŚWIADCZALNE STATECZNOŚCI I NOŚNOŚCI
MODELI CIENKOŚCIENNYCH SĐUPÓW WIELOKOMOROWYCH
PODDANYCH RÓWNOMIERNEMU ŚCISKANIU
Marian Królak, Katarzyna Kowal-Michalska,
Radosđaw Mania, Jacek Świniarski
Katedra Wytrzymađości Materiađów i Konstrukcji, Politechnika Đódzka
ul.Stefanowskiego 1/15, 90-924 Đódź
EXPERIMENTAL TESTS OF STABILITY AND ULTIMATE LOAD
OF MODELS OF THIN-WALLED MULTI-CELL COLUMNS
SUBJECTED TO UNIFORM COMPRESSION
The work is devoted to model tests of stability and ultimate load of thin-walled multi-cell
columns subjected to compression. The models were made from steel and brass sheet. The test
stand and the results of tests conducted on models of closed cross-sections (of triangular or
rectangular outline) with cells of following profiles: square, rectangle, equilateral triangle or
rhomb are described. The curves showing the relation between the average stress and the column
shortening are presented in diagrams. The test results and numerical ones are given in tables.
1. WSTĘP
Badania dotyczą cienkościennych modeli sđupów o profilu zamkniętym (trójkąt,
prostokąt, sześciokąt foremny), z komorami o profilu kwadratu, prostokąta, trójkąta
równobocznego lub rombu. Ściany takich sđupów są to najczęściej stykające się na
podđużnych krawędziach prostokątne pasma pđytowe o takich samych lub różnych
grubościach. W przypadku równomiernego ściskania sđupów cienkościennych
(równolegđego zbliżania podstaw) ich ściany w stanie dokrytycznym są również
równomiernie ściskane, a po osiągnięciu obciążenia krytycznego mogą ulec wyboczeniu
lokalnemu. Wymiary badanych modeli zostađy tak dobrane, aby nie wystąpiđo wyboczenie
globalne.
Wartość naprężenia krytycznego wyboczenia lokalnego równomiernie ściskanego
pasma pđytowego można obliczyć ze wzoru:
2
V kr
k
S2E ⎛ t ⎞
⎜ ⎟ ,
12(1 Q 2 ) ⎝ b ⎠
73
(1)
nd
BADANIA DOŚWIADCZALNE RUROWEGO ABSORBERA
ENERGII PODDANEGO OBCIĄŻENIOM DYNAMICZNYM
JAKO WSPOMAGANIE EKSPERYMENTU NUMERYCZNEGO MES
Sebastian Lipa, Maria Koteđko
Politechnika Đódzka, Katedra Wytrzymađości Materiađów i Konstrukcji
90-924 đódź, Stefanowskiego 1/15
[email protected]
Dynamical crush- tests of tubular energy absorber as an aid
of numerical FE simulation
The paper concerns experimental investigation of structural behaviour of multi-member tubular
energy absorber subject to lateral crushing load. Results of former theoretical research carried out
by the authors into the structural absorber’s behaviour under static load are briefly discussed.
Especially designed experimental stand, in which a dynamical crushing load is realized by means
of hydraulic system, is presented. The stand enables to measure both the crushing load and the
absorber’s deformation during each crush-test. Experimental, dynamical load-deformation curves
are compared with those obtained from FE simulation for the absorber subject to static load.
Conclusions concerning an agreement between results of both simulations (experimental and
numerical) are derived.
1. Wprowadzenie
Wzrastająca liczba wypadków związanych z kolizjami różnego typu, takimi jak
wypadki samochodowe, kolizja statku z górą lodową lub skađą, kolizje dwu statków, itp.
spowodowađa gwađtowny rozwój gađęzi inżynierii zwanej impact crashworthiness,
zajmującej się zagadnieniami uderzenia, dynamicznej odpowiedzi konstrukcji na
uderzenie i konstrukcją elementów zwanych absorberami energii. Zadaniem takiego
elementu jest zamiana cađkowita lub częściowa energii kinetycznej powstađej przy
uderzeniu na inną formę energii. Jednym z możliwych rozwiązań konstrukcyjnych jest
zamiana energii kinetycznej na energię odksztađcenia plastycznego konstrukcji
cienkościennej. Jest wiele typów takich konstrukcji [1,2], między innymi może to być
ukđad rur cienkościennych poddanych bocznemu zgniotowi. Obciążone promieniowo
ukđady rur cylindrycznych są stosowane m. in. jako amortyzatory przy zderzeniu pojazdu
z przeszkodą [5,6]. W niektórych rozwiązaniach są one zbudowane w postaci ukđadu rur
na przemian metalowych i niemetalowych. Propozycję rozwiązania konstrukcyjnego
79
nd
PORÓWNANIE TRWAĐOŚCI MATERIAĐÓW
KONSTRUKCYJNYCH PRZY OBCIĄŻENIACH
PROPORCJONALNYCH I NIEPROPORCJONALNYCH
Zbigniew Marciniak, Dariusz Rozumek
Politechnika Opolska, Wydziađ Mechaniczny, Katedra Mechaniki i PKM
ul. S. Mikođajczyka 5, 45-271 OPOLE
COMPARISION OF STRUCTURAL MATERIALS LIFE UNDER
PROPORTIONAL AND NONPROPORTIONAL LOADING
The paper contains the results of tests on the fatigue life in 10HNAP and 18G2A
steels under proportional and nonproportional of bending with torsion. For tests circular
smooth specimens were used. The tests were carried out on the fatigue stands MZGS200L and MZGS-200PL. While testing a constant mean stress Vm = 0 was kept. The
results of experimental and calculation lives for the considered materials was obtained
with use of the criterion of maximum shear stresses in the critical plane and the PalmgrenMiner hypothesis of damage accumulation.
1. Wstęp
Badania trwađości materiađów są istotnym elementem poznania wđasności i
charakterystyki materiađów zwđaszcza w przypadku losowych obciążeń, bowiem w trakcie
pracy urządzenia najczęściej poddane są takim obciążeniom. Dlatego też znajomość tego
zagadnienia jest bardzo ważna podczas projektowania urządzeń i konstrukcji. Badania i
analizy prowadzone przez innych autorów [1, 4] najczęściej dotyczą obciążeń
cyklicznych. Natomiast liczba publikacji dotycząca analizy wieloosiowych
pseudolosowych obciążeń [3] jest ograniczona. W pracy przedstawiono wyniki badań dla
zmiennoamplitudowych proporcjonalnych i nieproporcjonalnych oraz poliharmonicznych
obciążeń giętno-skrętnych [4, 5], które są pewnym przybliżeniem obciążeń
eksploatacyjnych.
Celem pracy jest porównanie trwađości obliczeniowych z eksperymentalnymi
uzyskanymi przy proporcjonalnym i nieproporcjonalnym zginaniu ze skręcaniem w
stalach 10HNAP i 18G2A na próbkach gđadkich.
85
nd
CHARAKTERYSTYKI ZMĘCZENIOWE METALI W UJĘCIU
ENERGETYCZNYM
Stanisđaw Mroziński, Dariusz Boroński
Akademia Techniczno – Rolnicza, Wydziađ Mechaniczny
Katedra Podstaw Konstrukcji Maszyn
85-796 Bydgoszcz, al. prof. S. Kaliskiego 7
52 340-82-64, email: [email protected]
THE FATIGUE PROPERTIES OF METALS - ENERGY APPROACH
New concept of the fatigue properties determination was presented in the paper. Experimental
procedures based on the strain-life fatigue tests assumption were developed. Total strain energy
parameter calculated during loading cycle was applied as the control signal for fatigue testing of
specimens. The developed procedure extends the range of fatigue testing methods in the low-cycle
fatigue, which should bring a new quality in the case of its use in the fatigue life calculations.
1. Wprowadzenie
Wraz z przyjęciem do obliczeń trwađości zmęczeniowej nowych wielkości
kryterialnych, takich jak odksztađcenie cađkowite, odksztađcenie plastyczne czy
jednostkowa energia odksztađcenia plastycznego 'Wpl, pojawiđa się potrzeba wyznaczania
nowych charakterystyk zmęczeniowych.
W przypadku opisu odksztađceniowego podstawową charakterystyką stosowaną w
obliczeniach trwađości zmęczeniowej jest wykres zmęczeniowy aproksymowany
zależnością Mansona-Coffina [1] o postaci
'H
ac
2
'H
ae 2
'H
ap
2
b
c
V 'f ⎛
⎞
⎞
' ⎛
⎜ 2N ⎟ H ⎜ 2N ⎟
E ⎝
f ⎠
f⎝
f ⎠
(1)
Wielkości niezbędne do wyznaczenia charakterystyki opisanej równaniem (1)
(odksztađcenie cađkowite lub jego skđadowe) podlegają bezpośredniemu pomiarowi
podczas testów zmęczeniowych.
Podstawową charakterystyką stosowaną w energetycznym opisie procesu zmęczenia
jest wykres zmęczeniowy [2] aproksymowany najczęściej funkcją potęgową o postaci
'W pl
K p (2 N f ) b
(2)
gdzie: 'Wpl - oznacza jednostkową energię odksztađcenia plastycznego [3], Kp
wspóđczynnik wykresu zmęczeniowego.
91
-
nd
BADANIA WYTRZYMAĐOŚCI KLEJOWEGO POĐĄCZENIA
ZAKĐADKOWEGO
Tadeusz Niezgoda, Agnieszka Derewońko, Krzysztof Kosiuczenko
Wojskowa Akademia Techniczna
ul. Kaliskiego 2, 00-908 Warszawa, Polska
[email protected]
[email protected]
[email protected]
STRENGTH ANALYSIS OF SINGLE-LAP ADHESIVE-BONDED JOINT
ABSTRACT: The modeling of structural adhesive-bonded joint is complex because of presence of
singularities at the ends of the joint and the lack of applicable failure criteria. Lots of researchers
notice that the typically failure occurs after forming a damage zone at the end of the joint.
In this paper, a non-linear finite element analysis (FEA) is employed to study the state of stress in
the adhesive-bonded joints (SLJ i.e. single lap joints). Different kinds of failure modes of these
joints were observed. The stresses were computed using software implementation of FEM the
MSC® finite element programs.
The model was validated by the corresponding structural test. The specimens were exposed to
damage in the universal Instron testing machine.
Correlation between the experimental results and finite element simulation is reasonably good.
The final aim of the paper is to establish failure criterion.
KEYWORDS: Adhesive joints, FEM, Non-linear FEA, SLJ, UTS.
1. Wprowadzenie
Celem pracy jest ocena wytrzymađości zakđadkowych pođączeń klejowych. Badania
eksperymentalne rozszerzono obliczeniami numerycznymi umożliwiającymi określenie
lokalnych stanów naprężeń w spoinie klejowej.
Pođączenie klejowe pozwala đączyć różne rodzaje materiađów nie powodując zmian
ich wđasności mechanicznych (inaczej niż np. podczas spawania, gdzie ma miejsce
oddziađywanie temperatury) czy powstawania naprężeń resztkowych (jak przy nitowaniu)
[2]. Pođączenia takie są wykorzystywane m.in. w przemyśle lotniczym i motoryzacyjnym.
Jednym z podstawowych wskazań istotnych w trakcie projektowania takiego zđącza jest
minimalizacja siđ oddzierających, prostopadđych do powierzchni spoiny, powodujących
koncentracje naprężeń na jej brzegach. Przy obciążeniu na ścinanie pojedynczego
pođączenia zakđadkowego występuje mimośrodowe dziađanie siđ powodujące powstawanie
momentu gnącego wywođującego, na krańcach spoiny, dodatkowe naprężenia
97
nd
DOĝWIADCZALNA ANALIZA WYCISKANIA KĄTOWEGO
KOMPOZYTÓW ZBROJONYCH WàÓKNEM CIĉTYM
Aleksy PATEJUK, Jan PIWNIK
Politechnika Biaáostocka, Katedra Technologii Maszyn
ul. Wiejska 45C, 15-351 Biaáystok
THE EXPERIMENTAL ANALYSIS OF LIFTING THE ANGULAR ARMOURED
WITH FIBRE BITING COMPOSITES
The results of investigations in work were introduced over marking the critical length of armature in composite armoured with plastic warp with short fibres materials. The conducted analyses' of conditions of fluxion, under the examination in context say the mechanics, they will permit
on delimitation the maximum lengths of fibres which they undergo the destruction ( the crack) in
process the angular lifting. The results of experimental investigations confirm the regularity of
introduced considerations. Investigations these were conducted from utilization supplementary
materials. The executed investigative position on especially was conducted the tests of lifting of
composite simulant the composite materials armoured with short fibre. Fibres be spurious across
arranged in established orientation graphite stamens. Stamens these in result the lifting were
bended along flaw line. However in case of achievement of critical value tensions bending they
underwent the fissuring. The value of radius of curvature near which she followed defragmentation
of graphite stamens as well as their length confirmed the legitimacy of received foundations of
theoretical considerations.
1. WstĊp
Jednym z wspóáczesnych kierunków dziaáaĔ nad poprawieniem wáaĞciwoĞci uĪytkowych materiaáów inĪynierskich, przy ogólnym obniĪeniu kosztów ich wytwarzania, jest
idea lansująca wykorzystywanie najnowoczeĞniejszych technologii. Jednym z kierunków
prowadzących do obniĪenie kosztów obróbki jest dąĪenie do zastosowaniu nowoczesnych
procesów technologicznych i poprawą systemów zarządzania jakoĞcią wyrobów. Zasadą
staáo siĊ, zwáaszcza w krajach wysoko rozwiniĊtych, coraz czĊstsze stosowanie unikatowych wrĊcz metod wytwarzania. Przykáadem moĪe byü wytwarzanie od razu wyrobów
nie podlegających np. obróbce ubytkowej np. wykorzystanie technologie metalurgii
proszków, wyciskania w stanie „semi-solid”, itp. [1-3].
Wytwarzanie elementów maszyn metodami przeróbki plastycznej w szczególnoĞci
poprzez wyciskanie jest technologią bardzo skomplikowaną. Podczas tych procesów stosuje siĊ bardzo duĪe siáy nacisku. To z kolei wymusza zapewnienie wysokich wáaĞciwoĞci
wytrzymaáoĞciowych zarówno dla urządzeĔ jak i narządzi za pomocą których realizuje siĊ
103
nd
BADANIA SZTYWNOŚCI POSTACIOWEJ POWĐOK
KOMPOZYTOWYCH WĘGLOWO-EPOKSYDOWYCH Z WĘZĐEM
WPROWADZANIA SIĐY SKUPIONEJ
Mirosđaw Rodzewicz
Instytut Techniki Lotniczej i Mechaniki Stosowanej , Politechnika Warszawska
00-665Warszawa, Nowowiejska 24
[email protected]
RESEARCH OF A SHEAR MODULUS OF THE CFRP SHELLS WITH A JOINT
FOR CONCENTRADED FORCE INDRODUCTION
Subject of the paper concerns the special joints used in aeronautical structures for
concentrated force introduction into the CFRP-shells. Such a kind of joints were used already in
the GFRP gliders designed in the WUT. They properties in CFRP application are still unknown.
The joints cause the discontinuity of the shells and have the influence on the shell shear stiffness.
Therefore it is necessary to investigate the influence of the technological parameters of the joint
into its strength properties.
1
Wstęp
W lotnictwie, a zwđaszcza w szybownictwie kompozyty polimerowe zdominowađy
materiađy konstrukcyjne stosowane do budowy pierwszorzędowych struktur nośnych.
Umiejętność ksztađtowania struktur kompozytowych jest obecnie rozwinięta na tyle, że na
ogóđ kwestia zapewnienia odpowiedniej wytrzymađości i sztywności elementów
konstrukcyjnych w odniesieniu do obciążeń rozđożonych w sposób ciągđy nie stanowi
dużego problemu. Problemy pojawiają się za to w miejscach wprowadzania siđ
skupionych w struktury kompozytowe. Węzđy konstrukcyjne sđużące do wprowadzania siđ
skupionych w struktury nośne z kompozytów polimerowych mają podstawowe znaczenie
dla wytrzymađości cađej konstrukcji i bezpieczeństwa jej użytkowania. Szczególne
znaczenie mają przy tym węzđy wprowadzania siđ skupionych w powđoki kompozytowe.
Wyróżnia się dwa gđówne sposoby wprowadzenia siđy w strukturę kompozytową [1]:
przez naciski na powierzchnię kompozytu;
poprzez pođączenia adhezyjne.
W pracy niniejszej zajęto się węzđem wprowadzenia siđy skupionej z tzw. zamkiem
labiryntowym. Jest to szczególny rodzaj węzđa, w którym obciążenie wprowadzane jest
poprzez naciski i w którym cađkowicie wyeliminowano pođączenia adhezyjne między
kompozytem, a elementami metalowymi. Rozwiązania węzđów z zamkiem labiryntowym
opracowano w procesie konstruowania szybowców PW-5 i PW-6 [2, 3]. Zostađy one
109
nd
EKSTENSOMETRY OPTYCZNE Z FALOWODOWYMI GàOWICAMI
INTERFEROMETRYCZNYMI
Leszek Saábut, Maágorzata KujawiĔska, Jerzy KrĊĪel, Grzegorz Dymny
Politechnika Warszawska
Instytut Mikromechaniki i Fotoniki
ul. ĝw. A. Boboli 8, 02-525 Warszawa, tel.: 22 660 8283
OPTICAL EXTENSOMETERS BASED ON WAVEGUIDE INTERFEROMETRIC HEAD
Optical methods of strain measurement are a generic technology, which support life cycle
performance, safety and reliability assessments, and design optimization of objects varying in scale
from micro-machines to civil engineering structures like buildings and bridges. Interferometric,
grid/moiré fringe and image correlation based methods form a powerful set of tools for use in strain
fields analysis.
One of the most useful optical methods for in-plane displacement/strain measurement and
monitoring is grating interferometry. In the paper a new miniaturized optical extensometers based on
low cost waveguide grating interferometric head are presented. Due to insensitivity to vibration, small
dimensions and weight, wire-less connections and automated fringe pattern analysis they can be used
for measurement of displacements distribution in micro areas and for constant or periodic strain
monitoring in crucial points of engineering structures.
1. WstĊp
Rosnące wymagania dotyczące niezawodnoĞci oraz bezpieczeĔstwa eksploatacji róĪnego
rodzaju obiektów technicznych wymuszają rozwój istniejących oraz opracowanie nowych
metod i urządzeĔ sáuĪących do badania mechanicznych wáaĞciwoĞci materiaáów i elementów
konstrukcji zarówno na etapie ich projektowania, wytwarzania jak i uĪytkowania. Jednym z
rodzajów takich urządzeĔ są ekstensometry sáuĪące do pomiaru stopnia wydáuĪenia lub
deformacji obiektu spowodowanych naprĊĪeniem lub innym zaburzeniem [1]. Ogólnie
ekstensometry moĪna podzieliü na dwie grupy: kontaktowe i bezkontaktowe. Do pierwszej
grupy zalicza siĊ ekstensometry typu „clip-on” wymagające zamocowania na próbce. Są to
urządzenia z czujnikami mechanicznymi, indukcyjnymi lub pojemnoĞciowymi, czĊsto
oferowane na rynku jako wyposaĪenie standardowych maszyn obciąĪających [2]. W drugiej
grupie dominują ekstensometry optyczne: punktowe (laserowe skanujące [3] oraz tzw.
115
nd
WĐASNOŚCI REOLOGICZNE MATERIAĐÓW MODELOWYCH
W PROCESIE WYCISKANIA PÓĐCIEKĐYCH STOPÓW
ALUMINIUM
Grzegorz Skorulski, Jan Piwnik
Politechnika Biađostocka, Wydziađ Mechaniczny, Katedra Technologii Maszyn
15 – 351 Biađystok, ul. Wiejska 45C
tel: (85) 746 92 63, e-mail: [email protected]
RHEOLOGICAL PROPERTIES OF SUBSTITUTE MATERIALS
IN SEMI-SOLID EXTRUSION OF ALUMINIUM ALLOYS
The methodology of choosing substitute materials in modelling of semi-solid aluminium
extrusion has been presented in this paper. The results, especially velocity and displacement
distributions on the contact surface of formerly divided streams, were investigated using modern
techniques of visualisation. The technique of measurement has been analysed as well. Experiments
are made using silicone with hardener and some kinds of water solution of gelatin as a substiute
materials. The results of experimental investigations has been confirmed that the described
substitute materials have very similar properties to aluminium alloys in elevated temperatures.
They may be used in modelling of plastic flow in symmetric or non - symmetric extrusion process
in semi-solid state.
1. Wprowadzenie
Racjonalna analiza procesów obróbki plastycznej oraz innych technologii związanych
z plastycznym pđynięciem materiađu wymaga znajomości trójwymiarowych pól prędkości
i naprężeń. Otrzymanie tych pól na drodze numerycznej jest już obecnie możliwe, chociaż
bardzo trudne.
Wykorzystanie materiađu zastępczego do symulacji pól prędkości i naprężeń jest
najbardziej efektywnym kierunkiem naukowej i praktycznej analizy różnych procesów
formowania z udziađem plastycznego pđynięcia.
Stąd poszukuje się nowych materiađów do modelowania trójwymiarowego pđynięcia
plastycznego stopów metali.
Tradycyjnie używa się do modelowania, gđównie procesów wyciskania, różnych
odmian plasteliny z olejem [1, 2]. Do modelowania pđynięcia metali w stanie semi-solid
wykorzystywano też roztwór wodny żelatyny.
Istnieje jednak potrzeba użycia takiego materiađu modelowego, który umożliwiađby
trójwymiarową obserwację pđynięcia plastycznego.
121
nd
ZASTOSOWANIE METODY SPADKU POTENCJAĐU
DO BADAŃ ROZWOJU PĘKNIĘĆ PÓĐELIPTYCZNYCH
Lucjan Śnieżek, Janusz Mierzyński, Janusz Torzewski
Wojskowa Akademia Techniczna, Wydziađ Mechaniczny,
Instytut Budowy Maszyn, ul. S. Kaliskiego 2, 00-908 Warszawa
tel. 0-22 683 92 45, [email protected]
THE ELECTRIC POTENTIAL METHOD
AS APPLIED TO EXAMINE SEMI-ELLIPTIC CRACS
The paper deals with practical application of the electic potential difference procedures (EPD)
in order to record the changes of the front shape of an elliptic crack extending in the specimens
under cyclic variable amplitude tension. The material used was the austenitic steel which usualy
utilizes the pipeline structure construction. Load spectrum performs the transformed exploatative
stress amplitudes acted on the pipeline wall. The calibration of the measure system which is
enabled for continuouns recording of the elliptic semi-axes was made by means either of optical or
dyeing methods. Additionaly, the crack propagation patters were applied in order o measure
surface rack length. The obtained results confirm the capacity of the EPD method which can be
used to record the semi-elliptic crack growth. This mentioned method improves significantly the
analysis of the crack propagation.
1. WPROWADZENIE
Badania eksperymentalne wzrostu pęknięć zmęczeniowych prowadzone są
z wykorzystaniem różnorodnych metod pomiarowych, których obszerny przegląd wraz
z analizą możliwości ich zastosowania i określeniem dokđadności pomiarów zamieszczono
m. in. w pracy [1]. W praktyce pomiarowej najchętniej stosowaną metodą jest metoda
optyczna (bezpośrednia lub metoda replik), gđównie z uwagi na jej prostotę oraz
zadowalającą dokđadność pomiarów. Wybór tej metody do weryfikacji wyników
uzyskanych z metod pośrednich jest zalecany w większości norm dotyczących pomiarów
prędkości zmęczeniowego pękania. W najczęściej stosowanych normach ASTM E 64795a [2] i PN-84/H-04333 [3], do pomiaru przyrostów dđugości pęknięć zmęczeniowych
oprócz metody optycznej zaleca się stosowanie m. in. metod zmian podatności,
ultradźwiękowej, emisji akustycznej, oporowej lub spadku potencjađu. Metody te znalazđy
swoje aplikacje przede wszystkim w badaniach próbek zwartych i ze szczeliną centralną
przechodzącą na wskroś [4-6]. Do pomiaru rozwoju pęknięć póđeliptycznych
wykorzystywane są najczęściej metody barwienia i krótkotrwađych obniżeń lub wzrostów
amplitudy naprężenia, pozwalające na odtworzenie ksztađtu czođa pęknięcia na wybranych
etapach jego rozwoju [7]. Spotyka się również prace, w których do tego celu
127
nd
ANALIZA LASEROWO INDUKOWANYCH DEFORMACJI
PLASTYCZNYCH SIĐOWNIKA DWUMOSTKOWEGO
Jacek Widđaszewski
Ul. Świętokrzyska 21, 00-049 Warszawa
Tel.: 0 22 826 12 81 w. 320. E-mail: [email protected]
ANALYSIS OF LASER-INDUCED PLASTIC DEFORMATIONS
OF THE TWO-BRIDGE ACTUATOR
Two-bridge actuators are applied in precise positioning during assembly of micro-opto-electromechanic systems (MOEMS). Numerical simulation with the Finite Element Method and
experimental measurements of laser-induced plastic deformation of the two-bridge actuator model are
presented. Results give insight into mechanism of deformation of the structure. In particular,
simulation reveals influence of thermally generated bending moment in the heated segment on stress
and strain fields. Described modeling procedure can be applied in analysis of other thermal actuators.
1. Wstęp
Lokalnie ogrzewając elementy wykonane z metali i innych materiađów można w sposób
kontrolowany powodować ich trwađą deformację. Precyzyjnym i đatwym do sterowania
źródđem ciepđa jest wiązka laserowa. Wywođywanie zmiany ksztađtu poprzez ogrzewanie
wiązką laserową nazywane jest ksztađtowaniem laserowym [1]. Metoda ta jest przemysđowo
stosowana przy wytwarzaniu miniaturowych podzespođów optoelektronicznych i
elektromechanicznych (MOEMS). Laserowo indukowane mikrodeformacje są podczas
montażu wykorzystywane do precyzyjnego pozycjonowania elementów. Do stosowanych w
tym celu miniaturowych konstrukcji wsporczych, podlegających mikrodeformacji pod
wpđywem lokalnego ogrzewania wiązką laserową, w języku angielskim używa się terminu
actuators. Wydaje się, że wđaściwym określeniem takich konstrukcji w języku polskim może
być termin siđowniki termiczne. Przykđad rozwiązania wykorzystującego osiem siđowników
dwumostkowych (two-bridge actuators) jest przedstawiony na rys. 1.
Model analityczny i badania eksperymentalne modeli siđowników dwumostkowych
zostađy przedstawione w pracach [2], [3]. Niniejsza praca prezentuje wyniki modelowania
numerycznego i ich weryfikację doświadczalną. Symulacje metodą elementów skończonych
133
nd
OBCIĄŻENIA GRANICZNE (siđy kruszenia) W LABORATORYJNEJ
DŹWIGNIOWEJ KRUSZARCE BLAKE’A.
Jan Zawada, Konstanty Chochođ
Politechnika Warszawska, Instytut Maszyn Roboczych Ciężkich
ul. Narbutta 84, 02-524 Warszawa
sekretariat tel. 0-22-849-99-95, e-mail <[email protected]>
bezpośrednio tel. 0-22-660-8765, 0-22-660-8343, e-mail <[email protected]>
LIMIT LOADS (FORCES OF CRUSHING) IN MODEL LEVER CRUSHER
Experimental studies focused on measurements of limit loads (crushing forces) were carried out
on a model lever crusher (used as an object for investigations of mechanics of crushing processes),
described previously in work [3]. A method for calculations of such loads, based on the modified
sphere model, was proposed. Some verification studies concerning applicability of the model are
presented.
1. Wstęp.
Przemysđowe procesy kruszenia są bardzo trudne do ścisđej analizy. Z jednej strony
wynika to ze skomplikowanych wđaściwości ośrodków kruchych, w tym także ośrodków
ziarnistych i niejednokrotnie braku efektywnych metod rozwiązywania równań fizycznych
stosowanych do ich opisu. Z drugiej zaś strony wiadomo, że procesy takie przebiegają w
maszynach o zróżnicowanych konstrukcjach oraz różnych prędkościach i ksztađcie organów
roboczych biorących bezpośredni udziađ w procesie. To sprawia, że w analizach należađoby
uwzględniać różne warunki brzegowe obciążenia, ksztađt geometryczny ciađ kruchych
pękających w przestrzeni roboczej, wzajemne konfiguracje bryđ i ich przemieszczanie, i inne
czynniki [1,2].
Wymienione względy sprawiają, że określanie obciążeń granicznych (siđ kruszenia)
stanowi nadal nie rozwiązany, ważny (obok energii) problem mechaniki procesów
maszynowych, a także procesów elementarnych, dla których znane są warunki brzegowe.
Znajomość siđ kruszenia jest ważna w praktyce ze względu na racjonalne projektowanie
maszyn (korpusów, pociągaczy, wađów napędowych itd.) i analiza ich dynamiki.
Gdy chodzi o kruszarki dźwigniowe, posđugujemy się trzema przybliżonymi metodami
rozwiązywania problemu siđ kruszenia. Pierwsza z nich opiera się na tak zwanych hipotezach
139
nd
ANALIZA SYGNAàU EMISJI AKUSTYCZNEJ
Z KOROWEJ TKANKI KOSTNEJ OBCIĄĩANEJ DO ZàAMANIA
Artur Zdunek a, Hanna TrĊbacz b
a
Instytut Agrofizyki Polskiej Akademii Nauk
DoĞwiadczalna 4, 20-236 Lublin
[email protected]
b
MiĊdzywydziaáowy Zakáad Biofizyki Akademii Medycznej w Lublinie
Al. Racáawickie 1, 20-059 Lublin
ANALYSIS OF ACOUSTIC EMISSION SIGNAL FROM
CORTICAL BONE LOADED TO FRACTURE
Acoustic emission signals (AE) were recorded during the bending test of rat femora. Bones from
two adult age groups were tested: five month (A-5) and 12 months old (A-12). Bones were loaded to
fracture in three-point bending. Energy of AE, number of bursts and average energy for one burst were
analyzed to maximum force and to final fracture. Qualitative and quantitative differences in AE
signals between two age groups were found in quasi-plastic range of deformation, while in the whole
test the differences were not present. Number and energy of AE bursts in quasi-plastic range was
larger in the older than in the younger bones. That fact was attributed to a larger number of micropores
and microfractures in the older bone tissue, what leads to a larger amount of AE sources and a larger
probability of growth of microfractures within the tissue before the final fracture load was achieved.
The data confirm that brittleness of healthy, mature bone tissue increases with age.
WstĊp
Sygnaá emisji akustycznej (EA) definiowany jest jako zjawisko generacji i propagacji fal
sprĊĪystych w wyniku nagáego uwolnienia energii zmagazynowanej w pewnym punkcie
materiaáu, nazywanym Ĩródáem EA. Uwolnienie energii nastĊpuje w czasie, gdy materiaá
podawany jest zewnĊtrznemu bodĨcowi, przewaĪnie - obciąĪeniu mechanicznemu. Caákowita
energia EA zaleĪy od caákowitej energii uwolnionej w czasie tego procesu, a wiĊc liczby
Ĩródeá oraz wartoĞci naprĊĪenia w Ĩródle w momencie uwalniania fali sprĊĪystej.
Emisja akustyczna, poza oczywistym zastosowaniem w inĪynierii materiaáowej i
badaniach konstrukcji jest wykorzystywana równieĪ w badaniach materiaáów biologicznych.
W szczególnoĞci, EA stosowana byáa w biomechanice jako narzĊdzie do badania rozwoju
wewnĊtrznych pĊkniĊü w koĞciach [2,7,8] jak równieĪ w badaniach jakoĞci ĪywnoĞci i
145

Awrejcewicz-Ä‚â€šÄąÂ uczak

Transkrypt

Podobne dokumenty

Sekcja Metod Eksperymentalnych Mechaniki

Fiszdon Władysław

Krzysztof Topolski Perkusista, elektroakustyczny

nr 1/1979 - Polskie Towarzystwo Mechaniki Teoretycznej i Stosowanej