Numeryczny model przewidywania naprężeń w hartowanych elementach ze stali narzędziowej

• Autorzy: Bokota A. , Domański T. , Guriev A. , Markov A.

Warianty tytułu

EN

Numerical model for prediction of stress in hardened elements made of tool steel

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiono modele zjawisk mechanicznych procesu hartowania stali. Jako priorytetowe przyjęto zjawiska mechaniczne. Równania równowagi i związki konstytutywne wykorzystano w formie prędkościowej. Odkształcenia plastyczne determinuje stowarzyszone prawo nieizotermicznego plastycznego płynięcia z warunkiem plastyczności Hubera-Misesa. Założono, że umocnienie materiału może być izotropowe i/lub kinematyczne. Oprócz odkształceń cieplnych, strukturalnych i odkształceń plastycznych uwzględniono również odkształcenia transformacyjne. Wielkości termofizyczne, takie jak moduł Younga, moduł styczny i granicę plastyczności uzależniono od temperatury i składu fazowego materiału. Zagadnienie termosprężystoplastyczności rozwiązano metodą elementów skończonych. Wykorzystując zaimplementowane algorytmy, wykonano symulacje hartowania elementu ze stali narzędziowej niestopowej. Dokonano analizy numerycznej wpływu efektów termicznych, przemian fazowych i rodzaju umocnienia materiału na naprężenia i odkształcenia w hartowanym elemencie ze stali narzędziowej.

EN

The paper presents models of mechanical phenomena in steel hardening process. In the modeling as a priority was given to mechanical phenomena. Equilibrium equations and constitutive relationships were adopted in the rate form. Plastic strain determines the associated law of non-isothermal plastic flow with Huber-Misses yield condition. The model assumes that the strengthening of the material can be isotropic and/or kinematic. Besides the thermal strains, structural and plastic strains transformation plasticity was also taken into account. Thermophysical values, such as Young's modulus and tangent modulus of the yield point were made dependent from the temperature and phase composition of the material. The issue of thermo-elastic-plasticity was solved by finite element method. Using implemented algorithms the simulations of hardening an element made of tool steel was performed. The effect of thermal phenomena, phase transformation and type of hardening of the material, i.e. stresses and strains in the hardened element made of tool steel, was analysed.

Słowa kluczowe

PL

hartowanie; przemiany fazowe; naprężenia; odkształcenia; modelowanie

EN

hardening; phase transformations; stresses; strains; modeling

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Mechaniki Teoretycznej i Stosowanej. Oddział Gliwice
• Czasopismo: Modelowanie Inżynierskie
• Rocznik: 2014
• Tom: T. 22, nr 53
• Strony: 14--20
• Opis fizyczny: Bibliogr. 10 poz.

Twórcy

autor

Bokota A.

• Instytut Informatyki Teoretycznej i Stosowanej, Politechnika Częstochowska

autor

Domański T.

• Instytut Mechaniki i Podstaw Konstrukcji Maszyn, Politechnika Częstochowska

autor

Guriev A.

• Head of Department, I.I. Polzunov Altai State Technical University, Barnaul, Russia

autor

Markov A.

• Department of Management of Technology, I.I. Polzunov Altai State Technical University, Barnaul, Russia

Bibliografia

• 1. Bokota A., Domański T.: Numerical analysis of thermo-mechanical phenomena of hardening process of elements made of carbon steel C80U. “Archives of Metallurgy and Materials” 2007, nr 2, 52, .. 277-288.
• 2. Bokota A., Domański T.: Model numeryczny posuwowego hartowania elementów maszyn wykonywanych ze stali narzędziowych. W: Informatyka w technologii metali. Materiały XII Konferencji KomPlasTech2005, nr 9. Ustroń 16-19 stycznia 2005, s. 65-72.
• 3. Bokota A., Iskierka S.: Effect of phase transformation on stress states in surface layer of laser hardened carbon steel. ISIJ International 1996, t. 36, nr 11, p. 1383-1391.
• 4. Coret M., Combescure A.: A mesomodel for the numerical simulation of the multiphasic behavior of materials under anisothermal loading (application to two low-carbon steels). “International Journal of Mechanical Sciences” 2002, p. 1947-1963.
• 5. Gür H. C., Tekkaya E. A.: Numerical investigation of non-homogeneous plastic deformation in quenching process. “Materials Science and Engineering” 2001, p. 164–169.
• 6. Liu C., Xu X., Liu Z., A FEM modeling of quenching and tempering and its application in industrial engineering. “Finite Elements in Analysis and Design” 2002, p. 1053-1070.
• 7. Pietrzyk M.: Through-process modelling of microstructure evolution in hot forming of steels. “Materials Processing Technology” 2002, p. 53-62.
• 8. Raniecki B., Tanaka K.: On the thermodynamic driving force for martensitic phase transformation. ICRS 3, Residual Stresses III, Science and Technolgy, t. 1, 1992, p. 196-201.
• 9. Taleb L., Sidoroff F.: A micromechanical modelling of the Greenwood-Johnson mechanism in transformation induced plasticity. “International Journal of Plasticity” 2003, p. 1821-1842.
• 10. Zienkiewicz O.C. and Taylor R.L.: The finite element method. T1,2. Fifth ed. Oxford: Butterworth-Heinemann, 2000.