Residual stresses in metal matrix composites: experimental determination by neutron diffraction

• Autorzy: Fiori F. , Girardin E. , Giuliani A. , Rustichelli F.

Warianty tytułu

PL

Naprężenia residualne w kompozytach metalowych wyznaczone doświadczalnie metodą dyfrakcji neutronowej

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Neutron diffraction experiments are presented, for the evaluation of residual stresses in metal matrix composites (MMC) samples and components, induced by different thermo-mechanical treatments and operating conditions. After a brief description of fundamental theory of residual stresses in MMCs, and some remarks on the experimental technique, results are presented concerning experiments on tensile and fatigued specimens as well as on real components. From experimental data, the different contributions to the measured stress, namely macrostresses and elastic and thermal mismatch microstresses, were evaluated. Finally, experimental results are compared to finite element calculations.

PL

Przedstawiono badania dyfrakcji neutronowej wykonane w celu określenia rozwoju naprężeń residualnych w kompozytach metalowych. Badania przeprowadzono zarówno dla próbek kompozytowych, jak i komponentów, przy uwzględnieniu różnych warunków eksploatacyjnych, jak i zabiegów cieplno-mechanicznych. Podano zwięzły opis fundamentalnej teorii na­prężeń residualnych w kompozytach metalowych oraz skomentowano niektóre techniki eksperymentalne (rys. 1). Badania przeprowadzono dla tarcz hamulcowych wykonanych z kompozytów na osnowie aluminiowej (AA359) umacnianej 20% SiC. Analizowano materiał w stanie pierwotnym oraz naprężenia residualne określone po testach rozciągania i pełzania. Ostatecznie badania na finalnym elemencie w postaci tarczy hamulcowej przeprowadzono zarówno przed, jak i po testach hamowania (rys. rys. 2 i 3). Z danych doświadczalnych oszacowano różne rozkłady obliczonego naprężenia, a mianowicie makronapreżenia oraz sprężyste i niedopasowanie mikronapreżeń cieplnych. Wszystkie wyniki uzyskane z analiz porównano z obliczaniami wykonanymi metodą elementów skończonych. Określono, że po procesie zmęczenia naprężenia cząstkowe w krytycznych punktach bębna hamulcowego dążyły do zaniku. W odlewanych próbkach kompozytowych AA359+20%SiC nie obserwowano żadnych makronapreżeń, natomiast makronapreżenia obecne w bębnie hamulcowym pochodziły prawdopodobnie z samego procesu wytwarzania. W dolnej części bębna makronapreżenia były prawie takie same zarówno przed, jak i po testach, natomiast wzrosły na ściance i zmalały w uszkodzonych częściach po zakończonych testach hamowania. Niedopasowanie mikronapreżeń cieplnych w bębnie hamulcowym było natomiast takie samo jak w materiale w stanie pierwotnym.

Słowa kluczowe

EN

composites; metal matrix composites; residual stresses; neutron diffraction; experiment

PL

kompozyty; kompozyty metalowe; naprężenia residualne; metoda dyfrakcji neutronowej; badania

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej
• Czasopismo: Kompozyty
• Rocznik: 2002
• Tom: R. 2, nr 3
• Strony: 121--125
• Opis fizyczny: wykr., rys.

Twórcy

autor

Fiori F.

• INFM - Istituto Nazionale per la Fisica della Materia, U.d.R. Ancona, Italy Istituto di Scienze Fisiche, University of Ancona, Via Ranieri 65, 60131 Ancona, Italy

autor

Girardin E.

• INFM - Istituto Nazionale per la Fisica della Materia, U.d.R. Ancona, Italy Istituto di Scienze Fisiche, University of Ancona, Via Ranieri 65, 60131 Ancona, Italy

autor

Giuliani A.

• INFM - Istituto Nazionale per la Fisica della Materia, U.d.R. Ancona, Italy Istituto di Scienze Fisiche, University of Ancona, Via Ranieri 65, 60131 Ancona, Italy

autor

Rustichelli F.

• INFM - Istituto Nazionale per la Fisica della Materia, U.d.R. Ancona, Italy Istituto di Scienze Fisiche, University of Ancona, Via Ranieri 65, 60131 Ancona, Italy