The use of a rotary impact testing machine in tests of materials under dynamic strain conditions

• Autorzy: Hyc-Dadak Katarzyna , Pawlicki Jacek

Identyfikatory

DOI

10.17729/ebis.2023.3/5

Warianty tytułu

PL

Zastosowanie młota rotacyjnego do badań materiałów w warunkach dynamicznego przebiegu odkształcenia

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The article presents characteristics of an upgraded rotary impact testing machine featuring a new measurement system based on strain gauges and enabling the recording of short signals. A dedicated test rig enabled the performance of dynamic tensile and bend tests within a linear velocity of a forcing element (striker/claw) restricted within the range of 5 m/s to 40 m/s. Tests involved TRIP and DP steels as well as alloys of non-ferrous metals PA4 and AZ31. Dynamic tensile tests were performed in relation to a striker linear velocity of 5 m/s, 15 m/s and 30 m/s. The results obtained in the above-named tests were compared with those obtained in static tensile tests. The dynamic tensile tests and structural examinations made it possible to identify correlations between strain rates, mechanical properties of the materials and the morphology of fractures. The testing methodology discussed in the article could constitute an effective tool enabling the assessment of properties of structural materials under dynamic strain conditions. The research-related test results could be used when designing the structure of energy-consuming elements of vehicles and load-bearing elements of aircraft exposed to dynamic loads.

PL

W artykule przedstawiono charakterystykę zmodernizowanego młota rotacyjnego wyposażonego nowy system pomiarowy, oparty na czujnikach tensometrycznych, umożliwiający rejestrację krótkotrwałych sygnałów. Stanowisko umożliwia przeprowadzenie prób dynamicznego rozciągania i zginania w zakresie prędkości liniowej elementu wymuszającego od 5 do 40 m/s. Badania przeprowadzono dla wybranej grupy materiałów metalicznych stali TRIP i DP oraz stopów metali nieżelaznych PA4 i AZ31. Próby dynamicznego rozciągania wykonano dla prędkości liniowej bijaka: 5, 15 i 30 m/s. Otrzymane wyniki porównano z uzyskanymi w warunkach statycznej próby rozciągania. Przeprowadzone próby dynamicznego rozciągania oraz badania strukturalne pozwoliły na określenie zależności pomiędzy prędkością odkształcenia a własnościami wytrzymałościowymi materiałów oraz morfologią przełomów. Zaproponowana metodyka badań materiałów może stanowić efektywne narzędzie do oceny właściwości materiałów konstrukcyjnych w warunkach dynamicznego przebiegu odkształcenia. W praktyce wyniki badań mogą być stosowane do projektowania konstrukcji elementów energochłonnych pojazdów i elementów nośnych statków powietrznych, poddanych dynamicznym obciążeniom.

Słowa kluczowe

EN

dynamic strain condition; rotary impact testing machine; dynamic tensile

PL

rozciąganie dynamiczne; młot rotacyjny; odkształcenie dynamiczne; stan odkształcenia; stan odkształcenia dynamicznego

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Górnośląski Instytut Technologiczny
• Czasopismo: Biuletyn Instytutu Spawalnictwa w Gliwicach
• Rocznik: 2023
• Tom: Vol. 67, No. 3
• Strony: 44--50
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., rys.

Twórcy

autor

Hyc-Dadak Katarzyna

• Sieć Badawcza Łukasiewicz – Górnośląski Instytut Technologiczny, Centrum Badawcze Spawalnictwa, Dział Ośrodek Kształcenia i Nadzoru Spawalniczego (Łukasiewicz Research Network – Upper Silesian Institute of Technology, Welding Research Centre, Welding Education and Supervision Centre)

autor

Pawlicki Jacek

• Politechnika Śląska, Wydział Transportu i Inżynierii Lotniczej, Katedra Transportu Kolejowego (Silesian University of Technology, Faculty of Transport and Aviation Engineering, Department of Railway Transport)

Bibliografia

• [1] Klepaczko J.R., Chiem G.C.Y.: On rate sensitivity of FCC metals, instantaneous rate sensitivity and rate sensitivity of strain hardening. Journal of the Mechanics and Physics of Solids, 1986, vol. 34, no. 1, pp. 29-54.
• [2] Marcisz J., Janiszewski J., Burian W., Garbarz B., Stępień J., Starczewski L.: Badania własności dynamicznych wysokowytrzymałej stali nanostrukturalnej. Prace Instytutu Metalurgii Żelaza, 2015, vo. 67, no. 2, pp. 96-105.
• [3] Jabłońska M.B.: Struktura i właściwości austenitycznej stali wysokomanganowej umacnianej wskutek mechanicznego bliźniakowania w procesie dynamicznej deformacji. Wydawnictwo Politechniki Śląskiej. Gliwice 2016.
• [4] Projekt Badawczy KBN Nr N507 069 32/1932. Strukturalno-mechaniczne aspekty dynamicznego odkształcania materiałów metalicznych dla przemysłu samochodowego, 2009.
• [5] Kuziak R.: Modelowanie zmian struktury i przemian fazowych zachodzących w procesach obróbki cieplno-plastycznej stali. Monografia. Instytut Metalurgii Żelaza, Gliwice 2005, 243 p.
• [6] Panowicz R., Janiszewski J.: Tensile Split Hopkinson Bar Technique: Numerical Analysis of the Problem of Wave Disturbance and Specimen Geometry Selection. Metrology and Measurement Systems, 2016, vol. 23, no. 3, pp. 425-436.
• [7] Prochenka P., Makowska K., Janiszewski J.: Assessment of Mechanical Properties of Laser Beam Welded Joints Made of Steel Strenx S700MC Subjected to High Impact Load. Biuletyn Instytutu Spawalnictwa, 2018, no. 2, pp. 51-60.
• [8] Hea Z., Liu X.,Yeb J., Yan L.: Experimental Study on Welding Dynamic Mechanical Properties of Q460JSC and HQ600 High Strength Steel at High Strain Rate. Materials Science and Engineering, 2019, 677, no. 2, 022020.
• [9] Niechajowicz A., Tobota A.: Application of flywheel machine for sheet metal dynamic tensile tests. Archives of Civil and Mechanical Engineering, 2008, vol. 8, no. 2, pp. 129-137.
• [10] Pawlicki J.: Technologiczna plastyczność metali w warunkach dużych prędkości odkształcenia. Hutnik. Wiadomości Hutnicze, 2009, vol. 76, no. 8, pp. 644-646.
• [11] Pawlicki J.: Technologiczna plastyczność metali w warunkach dynamicznego odkształcania. Rudy i Metale Nieżelazne, 2009, vol. 54, no. 11, pp. 798-802.
• [12] Hyc K.: Mechaniczne aspekty dynamicznego odkształcenia. Praca magisterska. Politechnika Śląska, Wydział Inżynierii Materiałowej i Metalurgii. Katowice 2008.
• [13] Mihalikova M., Zgodavova K., Bober P., Spegarova A.: The Performance of CR180IF and DP600 Laser Welded Steel Sheets under Different Strain Rates. Materials 2021, vol. 14, no. 6, 1553 Article belongs to the Special Issue Microstructure and Mechanical Properties Relationship for Metallic Materials.
• [14] Wong C.: IISI–AutoCo Round–Robin Dynamic Tensile Testing Project, International Iron and Steel Institute, 2005.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MEiN, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2022-2023).