An Experimental-Numerical Analysis of Plastic Zones Initiation Around Holes in Shields Made of Steel C45 Under Tension

• Autorzy: Bucko S. , Jodłowski H. , Trzebicki M.

Warianty tytułu

PL

Eksperymentalno-numeryczna analiza inicjacji stref plastycznych przy otworach w tarczach ze stali C45

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper presents the results of research on the plastic zones formation in thin (3.51 [mm]) shields made of steel C45 with holes of 4, 10 and 20 diameters. The authorship method of identifying plastic macro-strains utilizing optical interference phenomenon was used in the experiments. The basic idea of the method is summarized below as being: “The occurrence of plastic deformations in the active process of loading is testified by a loss of the interference fringes that were previously present or by a clear and rapid change in their character”. In the experiments, the values of the stress initiating the first plastic deformation were determined. In order to explain the processes of plastic deformation appearance a detailed stress state analysis in the holes surrounding area was realized with the use of Finite Element Method. Comparison of experimental results with the results of FEM calculations indicates that there are significant quantitative as well as qualitative differences. Namely stresses initiating plastic deformations clearly exceed the value of ReH, and plastic deformation are of local plastic slides character. Similar results were previously obtained in studies on the shields made of steel 15CrMo with holes.

PL

W pracy zaprezentowano wyniki badan nad formowaniem stref plastycznych w cienkich tarczach wykonanych ze stali C45 z otworami o srednicach 4,10 i 20 milimetrów. W eksperymentach wykorzystano autorską metodę identyfikacji makro-odkształceń plastycznych za pomocą zjawiska interferencji optycznej. Główną zasadę wykorzystania tej metody mozna ując w zdaniu: „O występowaniu odkształceń plastycznych w czynnym procesie obciażania swiadczy zanik pierwotnie widocznych prążków interferencyjnych bądź gwałtowna zmiana ich charakteru”. Wyznaczono doświadczalnie wartości naprężeń inicjujacych odkształcenia plastyczne. W celu wyjaśnienia zjawisk towarzyszacych inicjacji procesów towarzyszących początkowej fazie odkształceń plastycznych została przeprowadzona szczegółowa analiza stanu naprezenia w strefie otworów. Porównanie wyników analizy eksperymentalnej z wynikami uzyskanymi za pomoca Metody Elementów Skończonych wykazało istotne róznice ilosciowe i jakosciowe. Mianowicie, napreżenia inicjujące odkształcenia plastyczne istotnie przekraczaja wartosc górnej granicy plastyczności ReH oraz odkształcenia plastyczne posiadają charakter towarzyszący lokalnym poślizgom plastycznym. Podobne wyniki były prezentowane uprzednio w badaniach tarcz z otworami wykonanych ze stali 15CrMo.

Słowa kluczowe

EN

stress gradient; platform of plasticity plastic zone; optical interference

• Wydawca: Komitet Budowy Maszyn PAN
• Czasopismo: Archive of Mechanical Engineering
• Rocznik: 2014
• Tom: Vol. LXI, nr 1
• Strony: 179--198
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., rys.

Twórcy

autor

Bucko S.

• Instytut Mechaniki Stosowanej, Politechnika Krakowska, Wydział Mechaniczny, Al. Jana Pawła II 37a, 31-864 Kraków, Poland

autor

Jodłowski H.

• Instytut Mechaniki Stosowanej, Politechnika Krakowska, Wydział Mechaniczny, Al. Jana Pawła II 37a, 31-864 Kraków, Poland

autor

Trzebicki M.

• Instytut Konstrukcji Maszyn, Politechnika Krakowska, Wydział Mechaniczny, Al. Jana Pawła II 37a, 31-864 Kraków, Poland

Bibliografia

• [1] Brzoska Z.: Wytrzymałosc Materiałów, Warszawa 1973.
• [2] Bucko S., Jodłowski H.: „Metoda trepanacji otworowej - podstawy teoretyczne i praktyka jej stosowania w pomiarach naprężen. ” Czasopismo Techniczne z. 13-M/2004, Wydawnictwo Politechniki Krakowskiej.
• [3] Bucko S., Jodłowski H.: Inicjacja odkształcen plastycznych w stali z wyraźną granicą plastyczności w warunkach gradientu naprężeń, Acta Mechanica et Automatica, v. 3, nr 1, 2009.
• [4] Bucko S., Jodłowski H.: Inicjacja odkształceń plastycznych w stalach z niestatecznoscia materiałowa w warunkach rozciągania i czystego zginania, Czasopismo Techniczne nr 4, 2010.
• [5] Bucko S., Jodłowski H., Trzebicki M.: „Numerical-experimental analysis of plastic flow beginning phase round the hole in the thin shield under tension”; Acta Mechanica et Automatica, vol. 6 no 1 (2012).
• [6] Durelli A.J., Parks V.J.: Moire Analysis of Strain. Prentice-Hall, Englewood Cliffs, New Jersey 1970.
• [7] Howland R.C.J. (1930), On the Stresses in Neighborhood of a Circular Hole in a Strip Under Tension, Phil. Trans. Roy. Soc. (London), A, Vol. 229 (1929-30), p.67.
• [8] Jodłowski H.: Metoda rozpoznawania odkształceń plastycznych w procesie obciążania stali wykazujących niestateczność materiałowa: Praca doktorska, Politechnika Krakowska,Wydział Mechaniczny, Kraków 2007.
• [9] Jodłowski H.: Doświadczalne wyznaczanie stref plastycznych w stalach z wyrazna granica plastyczności. Badania Eksperymentalne w Mechanice Ciała Stałego. Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Mechanika z. 217 (2007).
• [10] Kadaniew A.I.: Koncentracija napriazenij w płasticzeskoj obłasti, „Trudy Akademii”, wyp. 316, izd.WWIA im. N. E. Zukowskogo, 1949.
• [11] Nadai A.: Theory of flow and fracture of solids, v.1, Mc Graw-Hill, New York 1950.
• [12] Szczepinski W.: Mechanika plastycznego płynięcia, Warszawa 1978.
• [13] Theocaris S., Marketos E.: Elastic-plastic analysis of perforated thin strips of a strainhardening material, J. Mech. Phys. Solids. 11. 1964. (377-390).