Determination of dynamic characteristics of austenitic steel to be utilized in FEM simulation and its verification

• Autorzy: Szturomski B. , Świątek K. , Jurczak W.

Identyfikatory

DOI

10.2478/sjpna-2018-0011

Warianty tytułu

PL

Wyznaczanie charakterystyki dynamicznej stali austenitycznej na potrzeby symulacji mes i jej weryfikacja

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This paper presents the dynamic mechanical properties of austenitic steel with improved durability, which is used in the construction of hulls of minesweepers, mine destroyers, submarines and other naval vessels. Dynamic tensile tests performed on the steel samples using a rotary hammer with a strain rate of up to 1000 s-1 allowed determination of elastic-plastic characteristics of the material in the form of a polynomial of Johnson-Cook constitutive model, taking into account the influence of strain rate and temperature. A characteristic of this type is utilized in numerical calculations in the CAE software. The obtained characteristics were experimentally verified by bending tests of flat samples with a drop-weight type impact hammer. Simultaneously numerical calculations were performed in order to compare the deformation state.

PL

W artykule przedstawiono dynamiczne właściwości mechaniczne stali austenitycznej o podwyż-szonej wytrzymałości, która jest wykorzystywana do budowy kadłubów trałowców, niszczycieli min, okrętów podwodnych oraz innych jednostek wojennych. Na podstawie dynamicznego roz-ciągania próbek na młocie rotacyjnym w zakresie prędkości odkształcenia do 1000 s-1 opracowano sprężysto-plastyczną charakterystykę materiału w formie wielomianu w postaci modelu konstytutywnego Johnsona-Cooka uwzgledniającego prędkość odkształcenia i wpływ temperatury. Charakterystyka tego typu wykorzystywana jest w obliczeniach numerycznych w programach CAE. Otrzymaną charakterystykę zweryfikowano, wykonując eksperyment udarowego zgięcia płaskownika na młocie opadowym, dla którego równolegle wykonano obliczenia numeryczne, porównując stan deformacji.

Słowa kluczowe

EN

dynamic characteristics of material; drop-weight type impact hammer; rotary hammer; Johnson-Cook constitutive model

PL

dynamiczna charakterystyka materiału; młot rotacyjny; młot opadowy; model konstytutywny Johnsona-Cooka

• Wydawca: Akademia Marynarki Wojennej im. Bohaterów Westerplatte
• Czasopismo: Zeszyty Naukowe Akademii Marynarki Wojennej
• Rocznik: 2018
• Tom: R. 59 nr 2 (213)
• Strony: 35--42
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz. rys., tab.

Twórcy

autor

Szturomski B.

• Polish Naval Academy, Faculty of Mechanical and Electrical Engineering, Śmidowicza 69 Str., 81-127 Gdynia, Poland

autor

Świątek K.

• Polish Naval Academy, Faculty of Mechanical and Electrical Engineering, Śmidowicza 69 Str., 81-127 Gdynia, Poland

autor

Jurczak W.

• Polish Naval Academy, Faculty of Mechanical and Electrical Engineering, Śmidowicza 69 Str., 81-127 Gdynia, Poland

Bibliografia

• [1] Abaqus 6.12. Theory Manual, Simulia, Dassault Systemes, pdf documentation, 2012, [online], http://жбк.рф/library/abaqus_doc/Documentation/docs/v6.12/pdf_books/CAE.pdf [access 14.04.2918].
• [2] AUTODYN® Explicit Software for Nonlinear Dynamics, SPH User Manual & Tutorial, Revision 4.3, Century Dynamics 2005 [online], http://oss.jishulink.com/caenet/forums/upload/2008/01/27/ 7928171817357.pdf [access 14.04.2918].
• [3] Bathe K. J., Finite element procedures, Prentice-Hall, Englewood Cliffs, New Jersey 1996.
• [4] Bathe K.-J., Wilson E. L., Numerical methods in finite element analysis, Prentice-Hall, Englewood Cliffs, New Jersey 1976.
• [5] Houbolt J. C., A recurrence matrix solution for the dynamic response of elastic aircraft, ‘Journal of the Aeronautical Sciences’, 1950, Vol. 17, pp. 540–550.
• [6] Johnson G. R., Cook W. H., A constitutive model and data for metals subjected to large strains, high strain rate, and temperatures, International Symposium on Ballistics, Hague 1983.
• [7] Kacprzyk Z., Rakowski G., Metoda elementów skończonych w mechanice konstrukcji, Publ. Warsaw University of Technology, Warszawa 2005 [Finite element analysis in mechanics of structures — available in Polish].
• [8] Kleiber M., Metoda elementów skończonych w nieliniowej mechanice kontinuum, PWN, War-szawa 1985 [Finite element analysis in non-linear continuum mechanics — available in Polish].
• [9] MSC MARC, Documentation: Theory and user information, MSC Software Corporation, 2001.
• [10] Szturomski B., Inżynierskie zastosowanie MES w problemach mechaniki ciała stałego na przykładzie programu ABAQUS, Publ. Polish Naval Academy, Gdynia 2013 [Engineering application of finite element analysis to the problems of mechanics of solids on the example of the ABAQUS software — available in Polish].
• [11] Szturomski B., Modelowanie oddziaływania wybuchu podwodnego na kadłub okrętu w ujęciu numerycznym, Publ. Polish Naval Academy, Gdynia 2016 [Modelling of underwater explosion impact on ship hull using numerical approach — available in Polish].

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018)