Analiza numeryczna stanu naprężeń własnych stopu Al-Mg-Mn-Sc-Zr poddanego umocnieniu powierzchniowemu poprzez kulowanie

• Autorzy: Stegliński M. , Byczkowska P. , Sawicki J.

Identyfikatory

DOI

10.5604/12345865.1145490

Warianty tytułu

EN

Numerical analysis of residual stress of Al-Mg-Mn-Sc-Zr alloy subjected to surface strengthening by shot peening

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W niniejszej pracy zaprezentowane zostały wyniki analizy stanu naprężeń własnych w stopie Al-Mg5%-Mn1,5%-Sc0,8%-Zr0,4% po procesie kulowania z wykorzystaniem solwera ANSYALS-Dyna. Model obliczeniowy umożliwia symulację zjawisk zachodzących na skutek odkształcenia plastycznego wywołanego uderzeniem stalowej kulki o powierzchnię analizowanego stopu aluminium. Analizie poddano dwa zmienne parametry wejściowe: średnicę oraz prędkość kulki. Parametryzacja warunków brzegowych potwierdziła zależność rozkładu naprężeń ściskających w funkcji średnicy oraz prędkości kulki. Celem pracy było przedstawienie możliwości kreowania właściwości warstwy wierzchniej w aspekcie wartości i rozkładu naprężeń własnych. Wybrane wyniki analizy numerycznej zostały porównane z wynikami eksperymentalnymi. Różnica w wynikach pomiędzy symulacją a eksperymentem wynosi średnio 19,7%.

EN

In this paper, we presented the results of the analysis of the stresses in the Al-Mg5%-Mn1,5%-Sc0,8%-Zr0,4% alloy after shot peening process using solver ANSYS® LS-Dyna. The computational model illustrates the phenomena occurring as a result of plastic deformation caused by hitting a steel ball on the surface of the analyzed aluminium alloy. We analyzed two input variables: diameter and speed of a ball. The resulting normal stress distribution centred exposes the minimum compressive stress at a position located at a depth point of Belayev 0.125 mm with a value of σ = -345 MPa. Variable parameter shows the correlation of the boundary conditions of minimum stress increase with increasing ball’s diameter and its speed. Selected points of numerical analysis were verified with experimental results.

Słowa kluczowe

PL

inżynieria materiałowa; analiza numeryczna; obróbka plastyczna; kulowanie; stop aluminium

EN

materials science; numerical analysis; metal forming; shot peening; aluminium

• Wydawca: Wojskowa Akademia Techniczna im. Jarosława Dąbrowskiego
• Czasopismo: Biuletyn Wojskowej Akademii Technicznej
• Rocznik: 2015
• Tom: Vol. 64, nr 1
• Strony: 127--137
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12. poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Stegliński M.

• Politechnika Łódzka, Wydział Mechaniczny, Instytut Inżynierii Materiałowej, Zakład Tworzyw Metalowych, Kompozytów i Ceramiki, 90-924 Łódź, ul. Stefanowskiego 1/15

autor

Byczkowska P.

• Politechnika Łódzka, Wydział Mechaniczny, Instytut Inżynierii Materiałowej, Zakład Metod Numerycznych w Nauce o Materiałach, 90-924 Łódź, ul. Stefanowskiego 1/15

autor

Sawicki J.

• Politechnika Łódzka, Wydział Mechaniczny, Instytut Inżynierii Materiałowej, Zakład Metod Numerycznych w Nauce o Materiałach, 90-924 Łódź, ul. Stefanowskiego 1/15

Bibliografia

• [1] Burakowski T., Wierzchoń T., Inżynieria powierzchni metali, Wydawnictwo Naukowo- Techniczne, Warszawa, 1995.
• [2] Dzierwa A., Korzyński M., Badania możliwości poprawy przez kulowanie właściwości zmęczeniowych elementów chromowanych, Archiwum Technologii Maszyn i Automatyzacji, 27, 1, 2007.
• [3] Fedoryszyn A., Piosik T., Rzadkosz S., Staszczak L., Zyzak P., Efekty obróbki powierzchniowej strumieniem śrutu, XIIKonferencja odlewnicza TECHNICAL, 2010.
• [4] Nakonieczny A., Dynamiczna powierzchniowa obróbka plastyczna - kulowanie, Instytut Mechaniki Precyzyjnej, Warszawa, 2002.
• [5] Kaczmarek Ł., Lekkie, przeciwzużyciowe materiały funkcjonalne na bazie stopów aluminium, Zeszyty Naukowe - Politechnika Łódzka, Rozprawy Naukowe, Wydanie 1152, Wydawnictwo Politechniki Łódzkiej, Łódź, 2013.
• [6] Katsuji T., Papers on shot peening published in the world for the last thirteen years, The 7th International Conference on Shot Peening, IMP, Warszawa, 1999.
• [7] Szyc M., Kukiełka L., Numerical analysis of shot peening on surface in Ansys application, Proceeding in Applied Mathematics and Mechanics, 2008.
• [8] Szyc M., Patyk R., Kukiełka L., Computer modelling and simulation of the physical phenomena in shot peening proces of cultivator tine, Journal of Research and Application in Agricultural Engineering, 55, 1, 2011, 106-109.
• [9] Patyk R., Kułakowska A., Modelowanie procesu kulowania części maszyn, Logistyka, 6, 2011, 3313-3319.
• [10] Jianming W., Feihong L., Feng Y., Gang Z., Shot peening simulation based on SPH method, The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 56, 2011, 571-578.
• [11] Meguid S.A., Shagal G., Stranart J.C., 3D FE analysis of peening of strain-rate sensitive materials using muliple impingement model, International Jurnal of Impact Engineering, 27, 2002, 119-134.
• [12] Stegliński M., Kaczmarek Ł., Sawicki J., Gawroński Z., Januszewicz B., Stachurski W., Zmiana właściwości trybologicznych oraz naprężeń własnych stopu 7075 wywołana deformacją plastyczną procesu shot peening, Inżynieria Materiałowa, 5, 2012.

Uwagi

PL

Praca została sfinansowana ze środków Narodowego Centrum Nauki przyznanych na podstawie decyzji numer: DEC-2012/07/N/ST8/03099. Artykuł opracowany na podstawie referatu wygłoszonego na XIII Konferencji TKI (Techniki Komputerowe w Inżynierii) 2014, Licheń Stary, 6-9.05.2014 r.