Modelowanie krzywych umocnienia wybranych stali spawalnych z uwzględnieniem wpływu temperatury

• Autorzy: Winczek J. , Ziobrowski P.

Warianty tytułu

EN

Strain-hardening curves modelling for selected weldable steels considering the influence of temperature

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Obliczanie naprężeń w elementach stalowych poddanych oddziaływaniu obciążeń cieplno-mechanicznych wymaga uwzględnienia wpływu temperatury na własności mechaniczne materiału, w tym na krzywą rozciągania. W pracy, bazując na równaniach Hollomona, Ludwika, Swifta i Voce’a, omówiono modelowanie krzywych umocnienia stali S235, S355J2H i S460M z uwzględnieniem wpływu temperatury. Rozważania przeprowadzono na podstawie rezultatów badań doświadczalnych publikowanych w literaturze w postaci krzywych rozciągania wymienionych stali dla wybranych temperatur. Wyznaczono wartości parametrów w równaniach poszczególnych modeli, co umożliwiło analityczne opisanie krzywych umocnienia materiału.

EN

Calculation of stresses in the steel elements subjected to the influence of thermo-mechanical loads requires taking into account the influence of temperature on material properties, including stress-strain curve. In this paper, on the basis of Hollomon, Ludwik, Swift and Voce equations, the modeling of strain-hardening curves of steels S235, S355J2H, S460M considering the influence of temperature is discussed. The consideration were made on the basis of experimental results published in the literature as stress-strain curves for the mentioned steels for selected temperatures. The values of the parameters in the equations of the individual models were determined, which allowed to analytical description of the material strain-hardening curves.

Słowa kluczowe

PL

mechanika; termomechanika; modelowanie

EN

mechanics; thermomechanics; modelling

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Mechaniki Teoretycznej i Stosowanej. Oddział Gliwice
• Czasopismo: Modelowanie Inżynierskie
• Rocznik: 2014
• Tom: T. 19, nr 50
• Strony: 77--82
• Opis fizyczny: Bibliogr. 26 poz.

Twórcy

autor

Winczek J.

• Instytut Mechaniki i Podstaw Konstrukcji Maszyn, Politechnika Częstochowska

autor

Ziobrowski P.

• Instytut Mechaniki i Podstaw Konstrukcji Maszyn, Politechnika Częstochowska

Bibliografia

• 1. Ludwik P.: Elemente der Technologischen Mechanik. Berlin: Verlag von Julius Springer, 1909, p. 32. (http://www.bookprep.com/read/mdp.39015002016650)
• 2. Hollomon J. H.: Tensile deformation. Trans. Metall. Soc. AIME, 1945, Vol. 162, p. 268 - 290.
• 3. Hollomon J.H., Jaffe L.D.:Time-temperature relations in tempering steel. Trans. Metall. Soc. AIME, 1945, No 1381, p. 1 – 26.
• 4. Swift H.W.: Plastic instability under plane stress. “Journal of the Mechanics and Physics of Solids” 1952, 1, p. 1 - 18.
• 5. Ludwigson D.C.: Modified stress-strain relation for FCC metals and alloys. “Metallurgical Transactions” 1971, 2, p. 2825 – 2828.
• 6. Voce E.: The relationship between stress and strain for homogeneous deformation. “Journal of the Institute of Metals” 1948, 74, p. 537 – 562.
• 7. Sivaprasad P.V., Venugopal S., Venkadesan S.: Tensile flow and work-hardening behavior of a Ti-modifed austenitic stainless steel. “Metallurgical and Materials Transactions” 1997, 28A, p. 171 – 178.
• 8. Kleemola H.J., Nieminen M.A.: On the strain-hardenig parameters of metals. “Metallurgical Transaction” 1974, 5, p. 1863–1866.
• 9. Samuel K.G., Rodriguez P.: On power –law type relationships and the Ludwigson explanation for the stress-strain behaviour of AISI 316 stainless steel. “Journal of Materials Science” 2005, 40, p. 5727 – 5731.
• 10. Donnini R., Ripamonti D, Maldini M., Angella G.: Modelling tensile curves of AISI316L at high temperatures starting from strain hardening analysis. In: Materials Science Forum 2013 (762), p. 341 – 436.
• 11. Mishra N.S., Mishra S., Ramaswamy V.: Analysis of the temperature dependence of strain-hardening behavior in high strength steel. “ Metallurgical Transactions” 1989, 20A, p. 2819 – 2829.
• 12. Cabezas E.E., Celentano D.J.: Experimental and numerical analysis of the tensile test using sheet specimens. “Finite Elements in Analysis and Design” 2004, 40, p. 555-575.
• 13. Wegner T.M.: Metody energetyczne w wytrzymałości materiałów. Poznań: Wyd. Pol. Poznańskiej, 1999.
• 14. Wegner T.: Energetyczne modelowanie w nieliniowej mechanice materiałów konstrukcyjnych. Poznań: Wyd. Pol. Poznańskiej, 2009.
• 15. Grosman F.: Wskaźnik stanu naprężeń w próbie rozciągania próbek okrągłych. “Obróbka Plastyczna” 1976, s. 129 – 132.
• 16. Bergström Y., Aronsson B.: The application of a dislocation model to the strain and temperature dependence of the starin hardening exponent n in the Ludwik-Hollomon relation between stress and strain in mild steels, Metallurgical Transaction 3 (1972) 1951 – 1957.
• 17. Bowen A.W., Partridge P.G., Limitations of the Hollomon strain-hardening equation. “ Journal of Physics” D: Applied Physics 1974, 7, p. 969 – 978.
• 18. Girish Shastry C., Mathew M.D., Bhanu Sankara Rao K., Mannan S.L.: Analysis of elevated temperature flow and work hardening behaviour of service-exposed 2.25 Cr-1Mo steel using Voce equation. “International Journal of Pressure Vessels and Pipping” 2004, 81, p. 297 – 301.
• 19. Vila Real P.M.M., Cazeli R., Simoes da Silva L., Santiago A., Piloto P.: The effect of residual stresses in the lateraltorsional buckling of steel I-beams at elevated temperature. “Journal of Constructional Steel Research 60” 2004 p. 783 - 793.
• 20. Kim Y.M., Kim S.K., Kim N.J.: Correlation of yield ratio with materials constants of constitutive equation. In: “Materials Science Forum” 2005, p. 475-479, p. 289-292.
• 21. Samuel K.G.: Limitations of Hollomon and Ludwigson stress–strain relations in assessing the strain hardening parameters. “Journal of Physics” D: Applied Physics 2006, 39, p. 203 - 212.
• 22. Guimarães J.R.C.: On the analysis of stress-strain curves. “Scripta Metallurgica” 1974, 8, p. 919 – 922.
• 23. Gawąd J., Pidvysotskyy V., Szeliga D., Paćko M., Pietrzyk M.: Zastosowanie optymalizacji wielokryterialnej do wyznaczania krzywej umocnienia metalu na podstawie różnych prób plastometrycznych. „Rudy i Metale Nieżelazne” 2003, 48, nr 10-11, s. 522 – 526.
• 24. Gawąd J., Szeliga D., Bator A., Pidvysotskyy V., Pietrzyk M.: Interpretacja wyników próby rozciągania w oparciu o optymalizację dwukryterialną. W; KomPlasTech 2004, Informatyka w technologii metali: materiały 14. konferencji, ed. M. Pietrzyk i in. Kraków: Wyd. Nauk. „Akapit”, 2004, s. 27 – 34.
• 25. Kaur Gurpreet: Experimental and numerical analysis of tensile test. Master Thesis, Thapar Institute of Engineering and Technology, Patiala, India 2007.
• 26. Outinen J., Kaitila O., Mäkeläinen P.: High-temperature testing of structural steel and modelling structure at fire temperatures. Research report. Helsinki Univeristy of Technology, Laboratory of Steel Structures, Publications 23, Espoo 2001.