Wyniki 1-4 spośród 4 dla zapytania: authorDesc:"Przemysław Siedlaczek"

Numeryczna analiza wpływu naprężeń własnych na trwałość zmęczeniową

Czytaj za darmo! »

Różne źródła literaturowe [5, 9, 14, 15, 17, 19] przytaczają wykresy zmiany granicy zmęczeniowej po procesie hartowania w sposób mało precyzyjny. Podawane współczynniki odnoszą się do samego faktu istnienia obróbki cieplnej hartowniczej, przemilczając dokładne wartości stanu naprężeń własnych. Spowodowane jest to między innymi trudnościami w dokładnym pomiarze stanu naprężeń własnych [1] oraz problemami separacji ich wpływu od dodatkowych czynników, jak np. stanu powierzchni. Czasochłonność oraz koszt samych badań zmęczeniowych stają się dodatkowym pretekstem dla poszukiwania rozwiązań alternatywnych w symulacji komputerowej. Istnieją jednak czynniki, których wpływ na trwałość jest trudny do modelowania. Takim czynnikiem jest wprowadzenie naprężeń własnych na części przekroju, np. wskutek obróbki cieplnej lub cieplno-chemicznej. Tradycyjne podejście do analizy zmęczeniowej wymaga posiadania właściwości zmęczeniowych charakteryzujących zachowanie się wybranego materiału w zależności od poziomu amplitudy repetycji obciążenia. Poprawne wyniki oceny właściwości zmęczeniowych uzyskuje się z regresji wyników serii prób zmęczeniowych wykonanych na gładkich (idealnych) próbkach normowych [3, 4]. Następnie informacje te modyfikuje się współczynnikami korygującymi wytrzymałość, w zależności od wartości naprężenia średniego cyklu, agresywności środowiska, chropowatości powierzchni, gradientu stanu naprężenia, obróbki cieplnej i cieplno-chemicznej. Ostatni czynnik jest bardzo istotny, gdyż ściskające naprężenia własne powodują swoiste, dodatkowe przesunięcie naprężenia średniego cyklu, co skutkuje znacznym wzrostem trwałości. W literaturze [5, 9, 19] można doszukać się ogólnych wartości współczynników korygujących zmianę granicy zmęczeniowej. W pracy [5] informacja ta ujęta jest współczynnikiem wpływu ulepszania warstwy (BPZ), wyrażonym stosunkiem granicy zmęczeniowej próbki po ulepszaniu i nieulepszanej Z/Zo. Dla próbek płaskich wskazu[...]

Prognozowanie trwałości zmęczeniowej elementów po obróbce cieplno-chemicznej za pomocą symulacji numerycznej

Czytaj za darmo! »

Dzisiejsza technika obliczeniowa daje możliwości nieosiągalne wcześniej metodami analitycznymi. Użycie metod numerycznych, a zwłaszcza Metody Elementów Skończonych (MES) pozwala na dokładniejsze prognozowanie wytrzymałości maszyn, a co jest z tym związane, podniesienie jakości produkowanych wyrobów. Do tej pory trudnym zagadnieniem jest prognozowanie trwałości zmęczeniowej, zwłaszcza w złożonych stanach obciążenia. Autorzy, stosując analityczno-numeryczne techniki, starają się poprawić poziom prognostyki dla elementów zawierających naprężenia własne [1]. W artykule podjęto dyskusję dotyczącą możliwości wykorzystania analiz numerycznych w prognozowaniu trwałości zmęczeniowej warstw azotowanych obciążonych zginaniem. Autorzy założyli następującą hipotezę prognostyki wytrzymałości zmęczeniowej. Wytrzymałość zmęczeniowa elementu po obróbce cieplno-chemicznej, np. azotowaniu, może zostać określona za pomocą właściwości zmęczeniowych materiału przed obróbką, skorygowanych stanem naprężeń pozostających, tj. naprężeń własnych z uwzględnieniem ich redystrybucji plastycznej, gradientem stanu naprężenia i chropowatości oraz współczynnikami wpływu środowiska. Charakterystykę zmęczeniową uzyskaną podczas badań dla odpowiedniej liczby próbek o znormalizowanym kształcie można sprowadzić metodą regresji w najprostszej postaci do zależności w postaci równania (1). Definiując liczbę cykli przy umownej granicy zmęczeniowej Z0 na stałym poziomie, np. 2×106 cykli, można rozdzielić zakresy wytrzymałości zmęczeniowej na wysokocyklową i gigacyklową, stosując odpowiednie dla tych regionów wykładniki b: σ = β ⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⋅ - Z N N b 0 i 0 1/ (1) gdzie: Z0 - granica zmęczeniowa, N0 - liczba cykli dla przyjętej granicy zmęczeniowej (np. 2×106), b - wykładnik zmęczeniowy, σ - oddziałująca amplituda naprężenia wyznaczona analitycznie lub tensometryczne, βi - współczynniki korekcyj[...]

Prognozowanie trwałości elementów azotowanych za pomocą symulacji numerycznej

Czytaj za darmo! »

Stosowanie różnych technik wytwarzania w inżynierii powierzchni ma na celu modyfikowanie właściwości materiału rodzimego m.in. przez wytworzenie warstw oraz powłok, tak aby zwiększyć trwałość eksploatacyjną obrabianych elementów maszyn i urządzeń. Jednym z ważniejszych efektów większości powierzchniowych obróbek umacniających jest wytworzenie określonych stanów naprężeń własnych, wywierających wpływ na właściwości eksploatacyjne obrabianych elementów maszyn i urządzeń. Z wymienionych powodów naprężenia te były i są przedmiotem licznych badań [1÷5]. Fenomenologiczne związki pomiędzy parametrami procesu technologicznego a uzyskanymi właściwości technologicznej warstwy wierzchniej (TWW) są określane doświadczalnie. Wyznaczanie naprężeń własnych napotyka jednak ograniczenia wynikające zarówno z cech materiałowych, geometrycznych, jak i z rozbieżności w uzyskiwanych danych z aparatury pomiarowej [3, 6, 7]. Praktyczne problemy oraz koszty związane z zastosowaniem metod doświadczalnych do wyznaczania naprężeń własnych skłania naukowców do wykorzystania do tego celu technik numerycznych. Symulacja komputerowa w porównaniu z eksperymentem laboratoryjnym jest korzystniejsza, gdyż jest znacznie tańsza i łatwiejsza do przeprowadzenia oraz pozwala na symulacje dowolnie złożonego zagadnienia z uwzględnieniem wpływu różnorodnych czynników, co nie zawsze jest możliwe podczas eksperymentu fizycznego. W prezentowanej pracy autorzy, stosując analityczno-numeryczne techniki, badają elementy zawierające naprężenia własne. Metodami analizy numerycznej przygotowano model i wykonano symulacje naroży elementów ze stali 42CrMo4 (1.7225) azotowanych próżniowo metodą Nitrovac [8]. Analizę przeprowadzono dla wielu promieni, przyjmując stałą grubość warstwy azotowanej (0,1 mm). model NUMERYCZNY We wcześniejszych pracach autorów [9, 10] opisano pierwotną wersję metodologii wprowadzania modelowej technologicznej warstwy wierzchniej, uwzględniającą wprowadz[...]

Numeryczne prognozowanie wpływu naprężeń własnych na wartości granicy zmęczeniowej koła zębatego hartowanego indukcyjnie

Czytaj za darmo! »

Jednym z ważniejszych efektów wywołanych przez większość powierzchniowych obróbek umacniających jest wytworzenie określonych stanów naprężeń własnych, które wywierają wpływ na właściwości eksploatacyjne obrabianych elementów maszyn i urządzeń. Naprężenia własne mogą zostać wytworzone na skutek działania procesu mechanicznego, np. skrawania, nagniatania, piaskowania i śrutowania, wprowadzających zwykle naprężenia małego zasięgu (do 200 μm), jak i obróbki cieplnej, cieplno-chemicznej, walcowania, kucia oraz spawania, wprowadzających naprężenia własne dużego zasięgu (>200 μm). W zależności od parametrów procesu technologicznego powstałe naprężenia własne mogą być zarówno rozciągające, jak i ściskające [1]. W elementach pracujących pod obciążeniem zachodzi superpozycja tego przestrzennego stanu naprężeń własnych z, przeważnie kierunkowymi, naprężeniami oddziaływań zewnętrznych [2]. Skutkiem jest zmiana wartości i kierunku składowych amplitudy wynikowego tensora naprężeń efektywnych, a przy dużych obciążeniach prowadzi do redystrybucji naprężeń własnych. W obliczeniach analitycznych często zaniedbywany jest fakt przestrzenności stanu naprężeń. Efektem tego są rozbieżności między obserwowaną eksperymentalnie, a przewidywaną trwałością elementów konstrukcyjnych. Aby temu zapobiec, jest konieczne poznanie wartości i kierunku naprężeń własnych. Nie jest to zadanie proste, głównie z powodu konieczności weryfikacji eksperymentalnej. Rozszerzenie zastosowania metod numerycznych na etapie projektowym o symulacje technologiczne pozwala poprawić przewidywalność rozkładu naprężeń własnych i wywołanych obciążeniem, a także zaplanować odpowiednią obróbkę w celu uzyskania żądanych właściwości technologicznej warstwy wierzchniej. Wielu autorów stara się odwzorować zjawiska zachodzące w czasie hartowania za pomocą zaawansowanych modeli materiałowych i technik symulacyjnych [3÷5]. Powstało na tej kanwie wiele narzędzi i dodatków do prog[...]

 Strona 1