Moduł sprężystości wzdłużnej blachy stalowej z perforacją prostą

• Autorzy: Muzykiewicz W. , Wieczorek M. , Mroczkowski M. , Pałka P. , Kuczek Ł.

Warianty tytułu

EN

The modulus of elasticity of steel sheet with right pattern of perforation

• Języki publikacji: PL EN

Abstrakty

PL

Blachy perforowane należą do materiałów inżynierskich o szerokiej palecie coraz bardziej zaawansowanych zastosowań. Wymaga to dobrego rozpoznania ich właściwości, ich specyficznych w stosunku do pełnej blachy cech. W pracy przedstawiono wyniki badań modułu sprężystości wzdłużnej (modułu Younga) oraz własności mechanicznych, zwłaszcza wytrzymałościowych, blachy stalowej DC01 z prostym układem otworów okrągłych o średnicy równej szerokości mostu między otworami. Materiałem odniesienia była blacha pełna tego samego gatunku i grubości. Moduł Younga wyznaczono w oparciu o statyczną próbę rozciągania materiału w zakresie sprężystym, z wykorzystaniem ekstensometru dwuosiowego firmy Instron o odpowiedniej rozdzielczości pomiarowej. Przedyskutowano niejednorodność rozkładu wartości modułu sprężystości wzdłużnej w płaszczyźnie blachy na tle anizotropii własności mechanicznych, wywołanej kierunkowością cech geometrycznych siatki otworów. Wyższe wartości występują w kierunkach obciążenia prostopadłych do kierunku najgęstszego upakowania otworów. W przypadku perforacji prostej są to kierunki wyznaczone przez boki elementarnego kwadratu siatki, z reguły pokrywające się z kierunkiem walcowania blachy (0º) i poprzecznym (90º). Pokazano wpływ sposobu wyznaczania charakterystyk naprężeniowych blachy perforowanej na ich wartość i stopień niejednorodności. Odniesienie obciążenia zewnętrznego do czynnego przekroju poprzecznego rozciąganej próbki (do powierzchni mostów w płaszczyźnie prostopadłej do kierunku obciążenia) daje wartości znacznie wyższe od wyznaczonych dla przekroju całkowitego, a niejednorodność ich rozkładu w płaszczyźnie blachy jest większa. W artykule oceniono również wpływ perforacji na obniżenie wartości modułu Younga i własności wytrzymałościowych blachy perforowanej z uwzględnieniem wskaźnika masy. Pozwala to na trafniejszą ocenę blachy perforowanej jako alternatywnego materiału konstrukcyjnego. Zaproponowano sposób określania wskaźnika ubytku masy blachy perforowanej dla przypadku tego samego materiału i tej samej grubości blachy.

EN

Perforated sheet is among engineering materials that have a wide range of increasingly advanced applications. This requires good identification of the properties of such materials and their specific features, compared to solid sheet. This article presents the results of tests of the modulus of elasticity (Young’s modulus) as well as of mechanical properties, particularly strength properties, of DC01 steel sheet with a right pattern of round holes with a diameter equal to the width of the bridge between holes. Solid sheet of the same grade and thickness served as the reference material. Young’s modulus was determined on the basis of a static tensile test of the material within the elastic range, with the use of a biaxial extensometer from the Instron company with the appropriate resolution of measurement. The anisotropic distribution of the value of the modulus of elasticity in the plane of the sheet was discussed on the background of the anisotropy of mechanical properties caused by the directionality of the geometrical features of the grid of holes. Higher values occur in loading directions perpendicular to the direction of the greatest hole density. In the case of a right perforation pattern, these are the directions determined by the sides of the elementary square of the grid, corresponding to the sheet rolling direction (0º) and transverse direction (90º) as a rule. The influence of the method of determining stress characteristics of perforated sheet on their value and degree of inhomogeneity was demonstrated. Dividing external load by the active cross-section of the specimen subjected to tension (by the surface of bridges in the plane perpendicular to the loading direction) yields values significantly greater than those determined for the full cross-section, and the anisotropy of their distribution in the plane of the sheet is greater. This article also evaluates the impact of perforation on reduction of Young’s modulus and strength properties of perforated sheet, accounting for the mass ratio. This allows for more accurate assessment of perforated sheet as an alternative constructional material. A method for determining the mass loss ratio of perforated sheet for the case of the same material and the same sheet thickness is proposed.

Słowa kluczowe

PL

moduł sprężystości wzdłużnej; moduł Younga; własności wytrzymałościowe; blacha perforowana; stal DC01; wskaźnik ubytku masy

EN

modulus of elasticity; Young's modulus; strength properties; perforated metal sheet; DC01 steel; mass loss ratio

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Obróbki Plastycznej
• Czasopismo: Obróbka Plastyczna Metali
• Rocznik: 2016
• Tom: T. 27, nr 4
• Strony: 283--300
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Muzykiewicz W.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Metali Nieżelaznych, al. Adama Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Poland

autor

Wieczorek M.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Metali Nieżelaznych, al. Adama Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Poland

autor

Mroczkowski M.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Metali Nieżelaznych, al. Adama Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Poland

autor

Pałka P.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Metali Nieżelaznych, al. Adama Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Poland

autor

Kuczek Ł.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Metali Nieżelaznych, al. Adama Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Poland

Bibliografia

• [1] Muzykiewicz W. 2013. Odkształcalność blach perforowanych. Kraków: Wydawnictwo Naukowe AKAPIT.
• [2] Muzykiewicz W. 1998. „Przeróbka plastyczna blach perforowanych”. Obróbka Plastyczna Metali 9 (4): 27–36.
• [3] Frąckowiak S., T. Drenger, T. Gądek, Ł. Nowacki. 2012. „Kształtowanie obrotowe wyrobów z blachy perforowanej”. Obróbka Plastyczna Metali 23 (2): 91–100.
• [4] Ashby M.F. 1998. Dobór materiałów w projektowaniu inżynierskim. Warszawa: Wydawnictwa Naukowo-Techniczne.
• [5] Ashby M., H. Shercliff, D. Cebon. 2011. Inżynieria materiałowa. Łódź: Wyd. Galaktyka Sp. z o.o.
• [6] Blicharski M. 2012. Inżynieria materiałowa. Warszawa: Wydawnictwa Naukowo-Techniczne.
• [7] Europerf – European Perforators Association. http://europerf.org/ (dostęp: 15.07.2016)
• [8] IPA – Industrial Perforators Association. http://www.iperf.org/ (dostęp: 15.07.2016)
• [9] http://www.perfopol.pl/pl/Otw_cylindryczne_uklad_prosty (dostęp: 15.07.2016)
• [10] Wnęk Z. 2006. „Nowy trend – blachy perforowane”. STAL Metale & Nowe Technologie 6: 8–11.
• [11] Muzykiewicz W., A. Rękas, G. Kosmalski. 2006. „Badania walidacyjne blachy w gatunku 6082 w stanie „0” pod kątem jej zastosowań do procesów tłoczenia”. Rudy Metale 51 (7): 422–427.
• [12] PN-EN ISO 10113:2014-08. Metale – Blachy i taśmy – Wyznaczanie współczynnika anizotropii plastycznej.

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).