Variations of mechanical parameters and strain energy dissipated during tension-torsion loading

• Autorzy: Szymczak T. , Kowalewski Z. L.

Warianty tytułu

PL

Zmiany parametrów mechanicznych oraz energii dysypowanej podczas jednoczesnego rozciągania i skręcania

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper presents behaviour of materials under complex loading being combinations of torsion-reverse-torsion cycles superimposed on monotonic tensile deformation. The 2024 aluminium alloy, P91 steel and M1E copper were investigated under plane stress state using thin-walled tubular specimens. All tests were strain controlled and a total strain was less than 1%. An influence of torsion cycles on tensile characteristic was manifested by lowering of the proportional limit and yield point. This effect was increased with magnification of cyclic strain amplitude and in the case of copper a reduction of yield point was equal around 90%. A character of this effect was checked using the yield surface concept after each test. The papers also presents, variations of tangential hardening modulus and plastic strain energy dissipation.

PL

W pracy zamieszczono wyniki badań prezentujące zachowanie materiałów w warunkach złożonego obciążenia będącego kombinacją cyklicznego skręcania i monotonicznego rozciągania. Badaniom poddano stop aluminium 2024, stal P91 oraz miedź M1E w postaci próbek rurkowych zapewniających realizację płaskiego stanu naprężenia. Wszystkie testy zostały przeprowadzone przy sterowaniu sygnałem odkształcenia, przy czym odkształcenie całkowite nie przekraczało 1%. Badania wykazały znaczny wpływ obecności cykli skrętnych na przebieg jednocześnie realizowanego monotonicznego rozciągania widoczny w postaci obniżenia granicy proporcjonalności oraz granicy plastyczności. Efekt ten powiększał się wraz ze wzrostem amplitudy obciążenia cyklicznego, i w przypadku miedzi spadek wymienionych parametrów osiągnął ok. 90% w odniesieniu do wartości wyznaczonych na podstawie klasycznej próby rozciągania. Trwałość tego efektu została sprawdzona na podstawie analizy wymiarów powierzchni plastyczności. W pracy zaprezentowano także zmiany stycznego modułu wzmocnienia oraz energii odkształcenia plastycznego.

Słowa kluczowe

EN

biaxial stress state; cyclic loading; mechanical parameters

PL

obciążenia złożone; stan naprężenia dwuosiowy; obciążenie cykliczne; parametry mechaniczne

• Wydawca: Institute of Metallurgy and Materials Science of Polish Academy of Sciences ; Committee of Materials Engineering and Metallurgy of Polish Academy of Sciences
• Czasopismo: Archives of Metallurgy and Materials
• Rocznik: 2012
• Tom: Vol. 57, iss. 1
• Strony: 193--197
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Szymczak T.

autor

Kowalewski Z. L.

• Motor Transport Institute, 03-301 Warszawa, 80 Jagiellońska Str., Poland

Bibliografia

• [1] C. Michaelsen, W. Hoffelner, The role of state of stress for the determination of the lifetime of turbine components, Fatigue under Biaxial and Multiaxial Loading, Mechanical Engineering Publication, London, 53-63 (1991).
• [2] W. Bochniak, A. Korbel, R. Szyndler, R. Hanarz, F. Stalony-Dobrzański, L. Błaż, P. Starski, New forging method of bevel gears from structural steel, J. Mat. Proc. Tech. 173, 75 (2006).
• [3] W. Bochniak, A. Korbel, R. Szyndler, Innovative solutions for metal forming, Proc. Inter. Conf. MEFORM 2001 - Herstellung von Rohren und Profilen, Institut für Metallformung Tagungsband, 239, Freiberg/Riesa (2001).
• [4] L. X. Kong, P. D. Hodgson, Constitutive modelling of extrusion of lead with cyclic torsion, Mater. Sci. Eng. A 276, 32 (2000).
• [5] A. Korbel, W. Bochniak, The structure based design of metal forming operations, J. Mater. Proc. Tech. 53, 229 (1995).
• [6] G. Niewielski, D. Kuc, K. Rodak, F. Grosman, J. Pawlicki, Influence of strain on the copper structure under controlled deformation path conditions, Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering 17, 1-2, 109 (2006).
• [7] W. Bochniak, L. Błaż, A. Korbel, Nano grained structure in KOBO extruded bulk products, Journal of Nano Research 10, 11-17 (2010).
• [8] F. Grosman, St. Ziółkiewicz, Non-conventional bulk metal forming processes, 17th International Scientific and Technical Conference "Design and Technology of Drawpieces and Die Stampings" Poznań-Wąsowo, 22-24 September 2008.
• [9] F. Grosman, Procesy kształtowania plastycznego wspomagane naprężeniami ścinającymi, Obróbka Plastyczna Metali 21, 3 (2010).
• [10] W. Bochniak, A. Brzostowicz, Fabrication of fine-grained flat products by continuous KoBo methods, Archives of Metallurgy and Materials 55, 2 (2010).
• [11] Z. L. Kowalewski, T. Szymczak, Effect of cyclic loading due to torsion on the monotonic tension parameters of engineering materials, 13th International Symposium on Plasticity and Its Current Applications: PLASTICITY'07, Girwood, Alaska, USA, June 2-6, 181-183 (2007).
• [12] Z. L. Kowalewski, T. Szymczak, Effects observed in engineering materials subjected to monotonic and cyclic loading due to tension-torsion combinations, 15th International Symposium on Plasticity and Its Current Applications: PLASTICITY'09, St. Thomas, Virgin Islands, USA, Jan. 3-8 2009, 196-198.
• [13] Z. L. Kowalewski, T. Szymczak, Variation of mechanical parameters of engineering materials under tension due to cyclic deformation by torsion, Engineering Transaction 57, 2, 113-123 (2009).