Badania właściwości mechanicznych staliwa LH556 i stali VP159 pod kątem zastosowania w osłonach balistycznych

• Autorzy: Moćko W. , Kowalewski Z. L. , Wojciechowski A. , Rudnik D.

Warianty tytułu

EN

Investigations of mechanical properties of LH556 cast alloy and VP159 steel used for ballistic protection elements

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Praca przedstawia charakterystyki naprężenie-odkształcenie stali austenitycznej VP159 oraz staliwa austenitycznego LH556, o dużej zawartości azotu, przy różnych prędkościach odkształcania. Do badań w zakresie obciążeń statycznych zastosowano serwohydrauliczną maszynę wytrzymałościową, natomiast w zakresie obciążeń dynamicznych metodę pręta Hopkinsona. Otrzymane rezultaty przedstawiono w formie wykresów naprężenia rzeczywistego w funkcji odkształcenia rzeczywistego. Na podstawie statycznej próby rozciągania wyznaczono również podstawowe parametry badanych materiałów, takie jak: E, R0,05, R0,2, Rm. Na podstawie badań stwierdzono, że stal VP159 ma znacznie lepszą ciągliwość niż staliwo LH556, natomiast pozostałe parametry i charakterystyki były zbliżone. Otrzymane wyniki można wykorzystać do wyznaczenia parametrów równań konstytutywnych opisujących termomechaniczne właściwości materiałów na potrzeby symulacji komputerowych.

EN

This work presents the stress-strain curves of the VP159 steel and LH556 cast alloy of high nitrogen content, at wide range of strain rates. At quasi-static deformation regime, the servohydraulic testing machine was applied, whereas for dynamic tests the Hopkinson bar was used. The results were presented as a true stress - true strain diagrams. The basic mechanical properties of materials, i.e., E, R0.05, R0.2, Rm were determined. The tests show that the VP159 steel exhibits a much better ductility than the LH556 cast alloy, whilst the other parameters were similar for both materials. The results create a base for determination of parameters appearing at different constitutive equations describing thermo-mechanical behavior of materials within finite element method codes.

Słowa kluczowe

PL

mechanika; pręt Hopkinsona; prędkość odkształcania; stal wysokoazotowa; charakterystyka naprężeniowo-odkształceniowa

EN

mechanics; Hopkinson bar; high strain rates; high nitrogen steel; stress-strain characteristic

• Wydawca: Wojskowa Akademia Techniczna im. Jarosława Dąbrowskiego
• Czasopismo: Biuletyn Wojskowej Akademii Technicznej
• Rocznik: 2012
• Tom: Vol. 61, nr 2
• Strony: 449--462
• Opis fizyczny: Bibliogr. 22 poz., tab., wykr.

Twórcy

autor

Moćko W.

autor

Kowalewski Z. L.

autor

Wojciechowski A.

autor

Rudnik D.

• Instytut Podstawowych Problemów Techniki PAN, Zakład Wytrzymałości Materiałów, 02-106 Warszawa, ul. Pawińskiego 5B

Bibliografia

• [1] E. Lach, G. Koerber, M. Scharf, A. Bohmann, Comparision on nitrogen alloyed austenitic steels and high strenght armor steels impacted at high velocity, Int. J. Imp. Eng., 23, 1999, 509-517.
• [2] B. Bhav Singh, K. Sivakumar, T. Balakrishna Bhat, Effect of cold rolling on mechanical properties and ballistic performance of nitrogen-alloyed austenitic steels, Int. J. Imp. Eng., 36, 2009, 611-620.
• [3] M. Ubeyli, O. Yildirim, B. Ogel, On the comparison of the ballistic performance of steel and laminated composite armors, Mater. Des., 28, 2007, 1257-1262.
• [4] Z. Yuan, Q. Dai, X. Cheng, K. Chen, W. Xu, Impact properties of high-nitrogen austenitic stainless steels, Mater. Sci. Eng., A475, 2008, 202-206.
• [5] S. Frechard, A. Redjaimia, E. Lach, A. Lichtenberger, Dynamical behaviour and microstructural evolution of a nitrogen-alloyed austenitic stainless steel, Mater. Sci. Eng., A, 480, 2008, 89-95.
• [6] Y. S. Kim, S. M. Nam, S. J. Kim, Strain rate dependence of deformation behavior of high-nitrogen austenitic steels, J. Mater. Process. Technol., 187-188, 2007, 575-577.
• [7] J. W. Simmons, Strain hardening and flow properties of nitrogen-alloyed Fe-17Cr-(8-10)Mn-5Ni austenitic stainless steels, Acta Mater., 45, 1996, 2467-2475.
• [8] S. Allain, P. Cugy, C. Scott, J. P. Chateau, A. Rusinek, A. Deschamp, The influence of the plastic instabilities on the mechanical properties of a high manganese austenitic FeMnC steel, Int. J. Mater. Res., 99, 2008, 734-8.
• [9] L. Meng, P. Yang, Q. Xie, H. Ding, Z. Tang, Dependence of deformation twinning on grain orientation in compressed high manganese steels, Scripta Mater, 56, 2007, 931-4.
• [10] T. Iwamoto, T. Tsuta, Y. Tomita, Investigation on deformation mode dependence of strain-induced martensitic transformation in TRIP steels and modeling of transformation kinetics, Int. J. Mech. Sci., 40, 1998, 173-82.
• [11] S. Meftah, F. Barbe, L. Taleb, F. Sidoroff, Parametric numerical simulations of TRIP and its interaction with classical plasticity in martensitic transformation, Eur. J. Mech. ASolids, 26, 2007, 688-700.
• [12] Fu-cheng Zhang, Rui-dong Fu, Liang Qiu, Yang-zeng Zheng, Microstructure and property of nitrogen-alloyed high manganese austenitic steel under high strain rate tension, Mater. Sci. Eng., A, 492, 2008, 255-260.
• [13] V. G. Gavriljuk, H. Berns, High Nitrogen Steels, Berlin: Springer, 1999.
• [14] H. Kolsky, An Investigation of the mechanical properties of materials at very hign rates of deformation of loading, Proc. Phys. Soc., 62B, 1949, 647.
• [15] PN-ENISO6892-1:2010, Metale - Próba rozciągania, część 1: Metoda badania w temperaturze pokojowej.
• [16] PN-ENISO6508-1:2007, Metale - Pomiar twardości sposobem Rockwella, część 1: Metoda badań (skale A, B, C, D, E, F, G, H, K, N, T).
• [17] PN-57/H-04320, Próba ściskania metali.
• [18] J. R. Klepaczko, Generalized Conditions for Stability in Tension Test, Int. J. Mech. Sci., 10, 1968, 297.
• [19] J. R. Klepaczko, J. Duffy, Strain Rate History Effects in Body-Center-Cubic Metals, ASTM-STP 765, 251, 1982.
• [20] S. Nemat-Nasser, Y. F. Li, J. B. Isaacs, Experimental/computational evaluation of flow stress at high strain rates with application to adiabatic shear banding, Mech. Mater., 17, 1994, 111-134.
• [21] Y. Tomita, T. Iwamoto, Constitutive modelling of TRIP steel and its application to the improvement of mechanical properties, Int. J. Mech. Sci., 37, 1995, 1295.
• [22] W. Moćko, Z. L. Kowalewski, Mechanical Properties of the A359/SiCp metal matrix composite at wide range of strain rates, Applied Mechanics and Materials, 82, 2011, 166-171.