Modelowanie i symulacja numeryczna stanu naprężeń i odkształceń w warstwie wierzchniej noża strugarki do obróbki drewna pokrytego powłoką przeciwzużyciową

• Autorzy: Szparaga Ł. , Ratajski J. , Olik R.

Warianty tytułu

EN

Mathematical modeling and computer simulation of the stresses and strains fields in surface layer of the knife covered with multilayer coating of planning machine to wood treatment

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Artykuł poświęcony jest zagadnieniu naprężeń i odkształceń, powstających w trakcie pracy wewnątrz noża pokrytego przeciwzużyciową powłoką wielowarstwową, z uwzględnieniem termicznych naprężeń własnych. Rozważano narzędzie ze stali SW7M pokryte powłoką dwuwarstwową TiN/TiAlN w trakcie quasi statycznej pracy. Pola naprężeń i odkształceń zostały określone na drodze symulacji komputerowych za pomocą metody elementów skończonych (MES). Na podstawie przyjętych założeń, dotyczących modelowanego obiektu, rozważono płaski stan odkształceń i przestrzenny stan naprężeń. Wyniki symulacji zostały przedstawione dla narzędzia o zredukowanych wymiarach, co było możliwe przez odpowiednią modyfikację warunków brzegowych w modelu oraz dobór obszaru zgodności wyników symulacji otrzymanych dla noża o wymiarach rzeczywistych i zredukowanych.

EN

The paper is on stresses and strains fields arising during cutting process inside knife covered with multilayer coating, with thermal internal stresses as initial conditions of the process. The knife was made of HSS and covered with multilayer coating TiN/TiAlN. The cutting process was treated as quasi stationary. Stresses and strains fields were determined using finite element method (FEM) during computer simulations. Accepted assumptions allowed to consider plane fields of strains and three dimensional state of stresses. Numerical results were presented for a knife with reduced dimensions, which was possible because of the modification of the boundary conditions in considered model and selection of the area in witch result obtained for the tool with original dimensions and with reduced ones comply to each other.

Słowa kluczowe

PL

naprężenia von Misesa; metoda elementów skończonych; powłoki wielowarstwowe; naprężenia termiczne

EN

Von Mises stresses; finite element method; multilayer coatings; thermal stresses

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2010
• Tom: Vol. 31, nr 4
• Strony: 1249--1254
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Szparaga Ł.

autor

Ratajski J.

autor

Olik R.

• Zakład Projektowania Materiałów i Procesów, Instytut Mechatroniki, Nanotechnologii i Techniki Próżniowej,

Bibliografia

• [1] Glowinski R., Rodin E. Y., Zienkiewicz O. C.: Energy methods in finite element analysis. Wiley, New York (1979).
• [2] Kleiber M.: Wprowadzenie do metody elementów skończonych. PWN, Warszawa (1989).
• [3] Zienkiewicz O. C.: Metoda elementów skończonych. Arkady, Warszawa (1972).
• [4] Haider J., Rahman M., Corcoran B., Hashmi M. S. J.: Simulation of thermal stress in magnetron sputtered thin coating by finite element analysis. Journal of Materials Processing Technology 168 (2005) 36-41.
• [5] Valle R., Leveque D., Parlier M.: Optimizing substrate and intermediate layers geometry to reduce internal thermal stresses and prevent surface crack formation in 2-D multilayered ceramic coatings. Journal of the European Ceramic Society 28 (2008) 711-716.
• [6] Liu H., Tao J., Gautreau Y., Xu J.: Simulation of thermal stresses in SiCAl 2O3 composite tritium penetration barrier by finite-element analysis. Materials and Design 30 (2009) 2785-2790.
• [7] Grzesik W., Niesłony P., Bartoszuk M.: Modeling of the cutting process analytical and simulation methods. Advances in Manufacturing Science and Technology 33 (1) (2009).
• [8] Zhong D., Mustoe G. G. W., Moore J. J., Disam J.: Finite element analysis of a coating architecture for glass-molding dies. Surface and Coatings Technology 146-147 (2001) 312-317.
• [9] Staniszewska A., Zakrzewski Z.: Obróbka cięciem. Wydawnictwo Akademii Rolniczej, Poznań (2006).
• [10] Bąk R., Burczyński T.: Wytrzymałość materiałów z elementami ujęcia komputerowego. WNT, Warszawa (2001).
• [11] Nowacki W.: Teoria sprężystości. PWN, Warszawa (1970).
• [12] Sawicki A.: Mechanika kontinuum. IBW PAN, Gdańsk (1994).