Analiza metodą elementów skończonych plastometrycznej próby skręcania

• Autorzy: Gronostajski Z.

Warianty tytułu

EN

Analysis of torsion test by the finite element method

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Wszystkie stosowane obecnie metody wyznaczania przebiegów naprężenie uplastyczniające - odkształcenie z momentu skręcającego i liczby obrotów w próbie skręcania są obarczone bardzo dużymi błędami. Przeprowadzone w ramach niniejszej pracy badania wykazały, że bardzo duża niejednorodność odkształcenia i prędkości odkształcania w poprzecznym przekroju odkształcanej próbki powoduje, że nie ma możliwości znalezienia prostych zależności pozwalających poprawnie przeprowadzić takie przeliczania. Pewnym rozwiązaniem powyżej omawianego problemu może być zastosowanie metody obliczeń odwrotnych (Szeliga i Pietrzyk, 2002). Modelowanie rozkładu temperatury w próbie skręcania wykazało, że wyraźny wzrost temperatury następuje przy prędkościach odkształcania większych od 1 s-1. Przy mniejszych prędkościach odkształcania prędkość generowania ciepła jest dużo mniejsza i większość tego ciepła odprowadzana jest do uchwytów bądź do otoczenia próbki. Można przyjąć wówczas, że proces skręcania odbywa się w warunkach izotermicznych. Symulacja wykazała, że ciepło odprowadzane jest głównie do uchwytów, natomiast niewielka ilość ciepła odprowadzana jest do otoczenia poprzez konwekcję i promieniowanie. Odprowadzenie ciepła przez konwekcję i promieniowanie z warstw zewnętrznych, w których największa ilość ciepła jest generowana, przyczynia się do ujednorodnienia rozkładu temperatur w przekroju poprzecznym próbki. Stopy miedzi, dla których przeprowadzano modelowanie, posiadają duże współczynniki przewodności cieplnej. Powodowało to, że uzyskiwano dość równomierne rozkłady temperatury również na długości próbki Dokładna znajomość współczynników promieniowania, przewodzenia i konwekcji ciepła dla różnych warunków kształtowania plastycznego, z uwzględnieniem warunków przemysłowych, jest obecnie bardzo potrzebna do analizy stanu naprężenia, odkształcenia, struktury i właściwości materiałów po zakończonym procesie. Obecnie konieczne staje się uzupełnienie takich informacji.

EN

Various conversion methods of torque and angle of rotation to flow stress and strain are presented in the paper. These methods were verified in mathematical modelling using the finite element method. Performed investigations show that the coefficient of strain rate is the most important parameter, which is not properly implemented in currently used methods. The paper presents the results of thermo-mechanical modelling of torsion test. It is concluded on the basis of the results that temperature of the sample rises very fast when strains rate is above 1 s-1. Determined temperature distribution in cross section and in longitudinal section indicates that heat is transferred mainly into handles.

Słowa kluczowe

PL

naprężenie uplastyczniające; próba skręcania; metoda obliczeń odwrotnych; prędkości odkształcania; stopy miedzi; metoda elementów skończonych

• Wydawca: Wydawnictwo Naukowe AKAPIT
• Czasopismo: Informatyka w Technologii Materiałów
• Rocznik: 2002
• Tom: T. 2, Nr 2-3
• Strony: 46--54
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., rys.

Twórcy

autor

Gronostajski Z.

• Politechnika Wrocławska

Bibliografia

• Choquet, P., Le Bon, A., Rossard, C., Pedrix, C., Joannes, G., 1988, The hot torsion testing at IRSID, Application to the simulation and modelling of hot forming processes, THERMEC, wyd. IRSID, Tokyo, 1988, 1-8.
• Gronostajski, Z., 2000a, Modele konstytutywne opisujące zachowanie się wybranych stopów miedzi w zakresie dużych
• odkształceń plastycznych, Prace Naukowe ITMiA PWr Nr 75, Seria Monografie, nr 23, Wrocław.
• Gronostajski, Z., 2000b, Symulacja MES rozkładu temperatury w skręcanych próbkach, Mat. 7 Konf. KomPlasTech'2000, ed., Kusiak, J., Pietrzyk, M., Grosman, F., Piela, A., Krynica-Czamy Potok, 247-254.
• Gronostajski, Z., Hadasik, E., Schindler, I., 2002, Analiza próby skręcania na gorąco metodą elementów skończonych, Mat. 9 Konf. KomPlasTech'2002, ed., Pietrzyk, M., Kusiak, J., Grosman, F., Piela, A., Szczawnica, 103-108.
• Grosman, F., 1976, Niejednorodność odkształcania na długości skręcanej próbki, Obróbka Plastyczna Metali, 15,203-206.
• Grosman, F., Hadasik, E., 1994, Problems of application of the technological plasticity description of metals in computer programmes for analysis and design of mechanical working processes, Archv. Metali., 39, 263-276.
• Grosman, F., Hadasik, E., Sajdak, C., 1994, Rozszerzenie możliwości badawczych krajowych plastometrów skrętnych, Inż. Mater., 15, 77-80.
• Kuzman, R., 1964, Toplinske tablice i dijagrami, Technicka Knji- ga, Zagrzeb.
• Kliber, J., Schindler, J., Kubiński, W., Kuźmiński, Z., 1989, Bestimmung des Grenzumformgrades mit dem Torsionversuch, Steel Research, 60, 503-508.
• Kusiak, J., Kawalla, R., Pietrzyk, M., Pircher, H., 1996, Inverse analysis applied to the evaluation of material parameters in the history dependent flow stress equation in hot forming of metals, J. Mat. Proc. Technol., 60, 455-461.
• Lahoti, G.D., Altan, T., 1975, Prediction of temperature distributions in axisymmetric compression and torsion, J. Eng. Mater. Technol., 113-120.
• Pietrzyk, M., Lenard, J.G., 1991, Thermal-mechanical modelling of the flat rolling process, Springer-Verlag, Heildelberg.
• Pietrzyk, M., Hodgson, P.D., 1998, Internal variable model applied to the prediction of grain size during thermomechanical processing of C-Mn steel, Ini. Mater., 19, 645-650.
• Smithells, C. J., 1955, Metals reference book, wyd. Butterworths Sc. Publication, London.
• Szeliga, D., Pietrzyk, M., 2002, Identification of Rheological and Tribological Parameters, Metal Forming Science and Practice, A State-of-the-art Volume in Honour of Professor J.A. Schey's 80th Birthday, ed., Lenard J.G., Elsevier, Amsterdam, 227-258.
• Venugopal, S., Sprinivansan, G., Venkadesam, S., Seetharaman. V, 1989, An examination of the relative merits of the compression test and torsion test for the prediction of peak pressured during the extrusion of commercial purity titanium, J. Mech. Working Technol., 19, 151-163.