Badania oraz modelowanie wpływu złożonych obciążeń cyklicznych na właściwości mechaniczne materiałów konstrukcyjnych

• Autorzy: Szymczak T. , Kowalewski Z. L.

Warianty tytułu

EN

Investigation and modelling of an influence of complex cyclic loadings on changes of mechanical parameters of enginnering materials

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule zamieszczono wyniki badań z numerycznego modelowania proporcjonalnych i nieproporcjonalnych ścieżek obciążenia oraz zaprezentowano charakterystyczne efekty będące skutkiem takiego rodzajom obciążenia. Ponadto, zamieszczono wyniki badań doświadczalnych wykonanych w dwuosiowym stanie naprężenia na stopie aluminium PA7. Badania dotyczyły oceny wpływu rewersyjnego obciążenia skręcającego na właściwości mechaniczne materiału w jednocześnie realizowanym teście monotonicznej deformacji w kierunku osiowym. Testy wykazały istotny wpływ skręcającego obciążenia cyklicznego na obniżanie się krzywej wzmocnienia materiału oraz zmniejszanie się wartości granicy proporcjonalności i umownej granicy plastyczności podczas monotonicznego rozciągania. Dały one również możliwość identyfikacji wpływu amplitudy i częstotliwości obciążenia cyklicznego oraz jego opóźnienia na przebieg deformacji w kierunku poprzecznym. Wpływ zastosowanych obciążeń złożonych na zmianę właściwości mechanicznych materiału określono na podstawie ewolucji początkowej powierzchni plastyczności. Artykuł pokazuje również teoretyczne sposoby opisu zmian właściwości mechanicznych materiałów w warunkach działania obciążeń złożonych, na reprezentatywnych przykładach wybranych spośród wyników dotychczasowych eksperymentów.

EN

The paper presents numerical results of the modeling of proportional and non-proportional loadings and effects associated to their existence. Moreover, the experimental results of tests carried out under biaxial stress state on PA7 aluminium alloy were discussed. The investigations were devoted to analysis of an influence of torsion-reverse-torsion cycles on mechanical properties of the material during the monotonic tension deformation conducted simultaneously. The tests exhibit a significant influence of the cyclic loading due to reverse torsion on decreasing of the hardening curve and dropping of such parameters as the proportional limit and yield point during monotonic tension. The tests also gave opportunity to determine an influence of amplitude, frequency of cyclic loading and time of its delay on deformation in the perpendicular direction with respect to the cyclic loading. An influence of the complex loadings applied on the selected mechanical parameters was determined on the basis of the initial yield surface evolution. The paper also presents theoretical approaches describing of the mechanical parameters variations due to complex cyclic loadings using representative examples selected from up to now achievements.

Słowa kluczowe

PL

obciążenie; materiał konstrukcyjny; właściwości mechaniczne

EN

load; construction material; mechanical properties

• Wydawca: Wydawnictwo ITS
• Czasopismo: Transport Samochodowy
• Rocznik: 2008
• Tom: z. 3
• Strony: 91--106
• Opis fizyczny: Bibliogr. 19 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Szymczak T.

• Instytut Transportu Samochodowego

autor

Kowalewski Z. L.

• Instytut Transportu Samochodowego

Bibliografia

• [1] Benallal A., Marquis D., Constitutive equations for nonproportional cyclic elasto-viscoplasticity, Trans. ASME, 109, 326-336, 1987.
• [2] Bochniak W., Korbel A., Szyndler R., Innovative solutions for metal forming, Proc. Inter. Conf. MEFORM 2001 - Herstellung von Rohren und Profilen, Institut fur Metallformung Tagungsband, 239, Freiberg/Riesa 2001.
• [3] Calloch S., Marquis D., Additional hardening due to tension-torsion loadings: influence of the loading path shape, Multiaxial Fatigue and Deformation Testing Techniques, ASTM STP 1280,113-130, 1997.
• [4] Colak O. U., A viscoplasticity theory applied to proportional and non-proportional cyclic loading at small strains, Int. Journal of Plasticity, 20, 1387-1401,2004.
• [5] Dietrich L., Kowalewski Z. L., Rozwój anizotropowych własności miedzi pod wpływem deformacji plastycznej przy pełzaniu i monotonicznym obciążaniu, Prace IPPT, 23, 1-42, 1994.
• [6] Doong S. H., Socie D. F., Constitutive modeling of metals under nonproportional cyclic loading, J. Eng. Mater. Tech., 113, 23-30, 1991.
• [7] Iliushin A. S., Lensky V. S., On the laws of deformation of materials under complex loading, Acta Mech. Sinica, 3, 191-206, 1959.
• [8] Korbel A., Bochniak W., The structure based design of metal forming operations, J. Mater. Proc. Technology, 53, 229, 1995.
• [9] Kowalewski Z. L., Degradacja materiałów konstrukcyjnych stymulowana procesem pełzania, Badania Mechanicznych Właściwości Materiałów i Konstrukcji Zakopane 10-13 grudnia 2003, 161-191, 2003.
• [10] Kowalewski Z. L., Śliwowski M., Effect of cyclic loading on the yield surface evolution of 18G2A low-alloy steel, Int. J. Mech. Sci., 39, 1, 51-68, 1997.
• [11] Kowalewski Z., Influence of the constant and monotonic loadings on subsequent biaxial behaviour of 15 HM boiler steel, Eng. Trans., 44, 2, 181-206, 1996.
• [12] Kowalewski Z., Rola historii deformacji w kształtowaniu odpowiedzi materiałów na obciążenia eksploatacyjne, część 2, Dozór Techniczny, 1, 12-22, 1999.
• [13] Mróz Z., Rodzik P., Constitutive models for inelastic cyclic behaviour of metals, Huber's Yield Criterion in Plasticity, AGH, Kraków, 1994, 9-25, 1994.
• [14] Murakami S., Kawai M., Ohmi Y., Effects of amplitude-history and temperature-history on multiaxial cyclic behavior of type 316 stainless steel, J. Eng. Mater. Tech., Trans. ASME, 111,278-285,1989.
• [15] Nouailhas D., Chaboche J. L., Savalle S., Cailletaud G., On the constitutive eąuations for cyclic plasticity under nonproportional loading, Int. J. Piast., 1, 317-330, 1985.
• [16] Phillips A., Tang J-L., The effect of loading path on the yield surface at elevated temperatures, Int. J. Solids Struct., 8, 463-474, 1972.
• [17] Szymczak T., Kowalewski Z., Laboratoryjne symulacje obciążeń cyklicznych determinujących zmiany właściwości mechanicznych materiałów konstrukcyjnych, Przegląd Mechaniczny, 7-8, 53-62, 2006.
• [18] Xia Z., Ellyin F., Constitutive modeling for elastoplastic materials under nonproportional cyclic loading, 5th International Conference on Biaxial/Multiaxial Fatigue and Fracture Cracow'97, Poland, 207-221, 1997.
• [19] Xia Z., Ellyin F., Nonproportional multaxial cyclic loading: experiments and constitutive modeling, J. Appl. Mech., 58, 317-325, 1991.