Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Komputerowe wspomaganie projektowania procesu tłoczenia w podwyższonej temperaturze na przykładzie wytwarzania elementu ze stopu magnezu

Ambroziński M., Rauch Ł., Paćko M., Gronostajski Z., Kaczyński P., Jaśkiewicz K., Krawczyk J.

Mechanik

|

2016

|

R. 89, nr 1

59--62

PL

Praca stanowi część projektu, którego celem jest ocena możliwości wykorzystania wyrobów ze stopów magnezu w elementach konstrukcyjnych nadwozi samochodowych. Motywacją do przeprowadzenia badań było dążenie do obniżenia masy komponentu z zachowaniem jego dotychczasowych funkcji konstrukcyjnych. Skupiono się na wykorzystaniu symulacji numerycznej procesu wytwarzania elementu wspornika będącego częścią usztywniającą konstrukcję belki wzmacniającej układ kierowniczy samochodu. Zbadano laboratoryjnie stop magnezu AZ31 i przeprowadzono symulacje numeryczne uwzględniające zachowanie się materiału podczas formowania w podwyższonych temperaturach. Przedstawiono uzyskane wyniki oraz ocenę przydatności stopów magnezu do wybranego zastosowania.

EN

This work represents a segment of the investigation project work intended to review the prospects of application magnesium alloy materials for production of the car chassis parts. The need for the research has aroused from the concept of replacing the conventional heavy steel parts with the lightweight magnesium alloy substitutes revealing however equivalent strength and functional properties. The study focused on numerical simulation of the manufacturing process specified for the bracket supporting the steering system reinforcing beam. Laboratory tests of the magnesium alloy grade AZ31 material were performed and numerical simulations were conducted with due consideration given to material behavior when formed at elevated temperatures. Finally presented are the results of the tests and prospects of application of the magnesium alloys for selected purposes.

2

Computer aided design of manufacturing of automotive part made of magnesium alloy

Ambroziński M., Rauch Ł., Paćko M., Gronostajski Z., Jaśkiewicz K., Chorzępa W

Computer Methods in Materials Science

|

2016

|

Vol. 16, No. 4

177--186

EN

Evaluation of the possibility of substitution of steel part in the car body by the one made of AZ31 alloy was the objective of the paper. Bracket in the support of the steering wheel was selected for the analysis. Two criteria were selected to evaluate the possibility of using the Mg alloy part: i) stiffness of this part cannot be lower than that of the steel part, ii) Manufacturing of the part has to be possible. The objective of the research was a design of the shape of the bracket, that meets assumed criteria including manufacturing and assembly possibilities. The optimization task was formulated to reach this objective. Maximum stiffness of the part was the objective function and technological limitations were the constraints. Dimensions of the bracket were the optimization variables. Optimal shape was designed and numerical simulations were performed to evaluate possibility of stamping of this part. Simulations have shown that the decrease of the thickness is within of acceptable limits and that the strains are below the limiting strains. Thus, proposition of the shape of the magnesium alloy bracket, which can be safely manufactured by stamping, is the main output of the paper.

PL

Ocena możliwości zastąpienia stalowej części nadwozia sa-mochodu przez część zrobioną ze stopu magnezu była głównym celem pracy. Jako przykład do analizy wybrano wspornik w układzie kierowniczym. Dla oceny możliwości zastosowania części ze stopu magnezu przyjęto dwa kryteria: i) sztywność tej części nie może być niższa niż sztywność części stalowej, ii) Wytworzenie części w procesie tłoczenia musi być możliwe. Celem badań było zaprojektowanie kształtu wspornika, który spełniałby przedstawione kryteria. Wykorzystując metody optymalizacji zaprojektowano nowy kształt wspornika ze stopu magnezu. Za kryterium optymalizacji przyjęto maksimum sztywności wprowadzając minimum głębokości przetłoczenia jako ograniczenie technologiczne. Wymiary wspornika były zmiennymi decyzyjnymi. Wykonano symulacje numeryczne tłoczenia wspornika o optymalnym kształcie. Wyniki symulacji wykazały, że pocienienie materiału mieści się w dopuszczalnych granicach i że odkształcenia w całej części są poniżej odkształceń granicznych. Projekt wspornika, który może być bezpiecznie wytwarzany metodą tłoczenia, jest głównym osiągnięciem pracy.

3

Numeryczna symulacja testu zderzeniowego z uwzględnieniem umocnienia odkształceniowego w procesie wytwarzania energochłonnego elementu samochodu

Ambroziński M., Polak S., Gronostajski Z., Kuziak R., Chorzępa W., Pietrzyk M.

Mechanik

|

2015

|

R. 88, nr 2

92--97

PL

Przedmiotem artykułu jest ocena możliwości numerycznej symulacji zachowania się elementów nadwozia samochodu w czasie kolizji. Opisano problematykę związaną z wytwarzaniem elementów pochłaniających energię oraz doborem materiału na te elementy. Do analizy wybrano stal z mikrododatkami, stal dwufazową i stal z efektem umocnienia (TRIP). Przeprowadzono symulacje wytwarzania oraz eksploatacji, tj. test zderzeniowy (crash test), elementu karoserii samochodowej wykonanego z tych stali. W teście zderzeniowym przyjęto dwa modele materiału. W pierwszym pominięto odkształcenia materiału podczas wytwarzania elementu, natomiast w drugim uwzględniono lokalną niejednorodność odkształceń powstałych w trakcie tłoczenia. Wyniki obliczeń porównano z fizycznymi symulacjami testu zderzeniowego. Wykazano, że drugie podejście daje znacznie lepsze oszacowanie właściwości produktu dla stali z mikrododatkami i stali dwufazowej. Takiej poprawy dokładności nie uzyskano dla stali z efektem TRIP.

EN

Paper deals with an evaluation of possibilities of numerical simulations of car body parts during collision. Problem of manufacturing of the crash box and selection of materials for this part was described. Microalloyed steel, Dual Phase (DP) steel and TRIP (Transformation Induced Plasticity) steel were selected for the analysis. Numerical simulations of manufacturing of crash box and crash tests were performed for element made of the three selected steels. Two variants of material model were used in the simulations of the crash test. In the first variant earlier deformation of the material during manufacturing was neglected. In the second variant strains calculated in simulations of the stamping process were transferred to the crash box. Results of calculations were compared with physical simulations of the crash test. It was shown that the second variant gives improvement of the results for microalloyed and DP steels. This improvement was not observed for the TRIP steel.

4

Thermal-mechanical-microstructural model of rolling and cooling of rails

Smyk G., Pernach M., Ambroziński M.

Computer Methods in Materials Science

|

2015

|

Vol. 15, No.3

416--426

EN

The paper describes complex thermal-mechanical-microstructural model of rolling and cooling of rails. The equations describing microstructure evolution and phase transformations in rail steels were implemented in the Finite Element code, which simulates thermal and mechanical phenomena. Numerical tests of the model were performed. Simulations covered last three passes of the rolling process followed by controlled cooling of the rail head. The results included changes of the temperature during the whole manufacturing cycle, as well as changes of the austenite grain size during rolling and kinetics of the phase transformations during cooling. Numerical tests confirmed good predictive capabilities of the model.

PL

W artykule opisano cieplno-mechaniczno-mikrostrukmralny model walcowania i kontrolowanego chłodzenia szyn. Modele opisujące rozwój mikrostruktury i przemiany fazowe w stalach szynowych zostały zaimplementowane w programie z metody elementów skończonych, który symuluje zjawiska cieplne i mechaniczne. Przeprowadzone zostały numeryczne testy opracowanego programu. Symulacje objęły ostatnie trzy przepusty w procesie walcowania oraz proces kontrolowanego chłodzenia główki szyny po walcowaniu. W pracy przedstawiono wyniki w postaci rozkładów odkształceń i naprężeń oraz zmian temperatury w procesie walcowania, a także zmian wielkości ziarna austenitu w poszczególnych przepustach i kinetyki przemian fazowych w czasie chłodzenia. Numeryczne testy potwierdziły duże możliwości obliczeniowe modelu.

5

Identification of the flow stress model for the strip material subject to bulk deformation

Ambroziński M., Kuziak R.

Computer Methods in Materials Science

|

2014

|

Vol. 14, No. 2

99--107

EN

The problem of determination of the flow stress of sheet material for larger strains was investigatd. Plastometric tests for the esample made as a pile of disks cut from the strip were performed. In order to avoid sliding the discs were placed in a tube made of the IF steel and CuCr alloy. Flow stress of the IF steel and CuCr alloy was determined on the basis of compression tests for cylindrical samples. With the data obtained it was possible to perform the analysis to identify the model for TRIP steel using inverse analysis for the compression of the assembled samples. The developed model was used in two case studies. The first was simulation of stamping of the automotive part. The second was simulation of strength of the anchor-concrete joint, in which the expansion sleeve was made of the TRIP steel.

PL

W pracy rozważono problem wyznaczenia modelu naprężenia uplastyczniającego dla materiału w formie taśmy poddawanego dużym odkształceniom plastycznym. Wykonane zostały próby ściskania próbek zrobionych z krążków wyciętych z taśmy. Aby uniknąć przesuwania się krążków względem siebie umieszczono je w rurkach ze stali IF lub ze stopu CuCr. Naprężenie uplastyczniające stali IF i stopu CuCr wyznaczono na podstawie ściskania próbek cylindrycznych zrobionych z tych materiałów. Znając to naprężenie, zastosowano analizę odwrotną do identyfikacji modelu naprężenia uplastyczniającego stali TRIP na podstawie ściskania próbki z krążków umieszczonych w rurce. Opracowany model wykorzystano w symulacji dwóch procesów. Pierwszym było tłoczenie cześci nadwozia samochodu ze stali TRIP. Drugim przykładem był proces kształtowania elementu wykonanego z tasmy ze stali TRIP.

6

Numerical simulation of crashbox deformation

Ambroziński M., Pernach M.

Mechanik

|

2013

|

R. 86, nr 10

894, 896--898

PL

Zadaniem elementów konstrukcyjnych znajdujących się w strefie kontrolowanego zgniotu jest absorpcja jak największej ilości energii uderzenia. Przedstawiono wyniki symulacji numerycznej procesu odkształcania elementów crashbox wykonanych ze stali DP oraz TRIP. Na ich podstawie określono własności funkcjonalne elementu. Opracowany model pozwala usprawnić proces projektowania crashboxa, a także wyeliminować konieczność przeprowadzania kosztownych testów zderzeniowych.

EN

Structural elements of the car body in the controlled crash zone are expected to absorb as much impact energy as possible. Presented are the results of numerical simulation of deformation of the crash box components made from DP and TRIP steel grades. Basing on these data product serviceability was estimated. These results might serve as a reference model in the crashbox design work and a good reason for exclusion of costly experiments.

7

Statistical and Probabilistic Techniques in Modeling of Epoxy Cracking Phenomena

Nowak T., Ambroziński M.

Computer Methods in Materials Science

|

2013

|

Vol. 13, No. 1

49--55

EN

Epoxy resins filled with mineral particles, such as silica and alumina, are well known and extensively used as insulating materials in power product applications. They are relatively cheap and easy to process, and their dielectric, thermal and mechanical properties are appropriate to maintain their functionality in different electrical devices. However, the mechanical performance of particle filled epoxy systems can be often influenced by limited resistance to cracking. It is frequently experienced during the lifetime of the epoxy cast products that some members of the production lot will crack during verification tests, while the others will remain healthy, even if the test loads are seriously increased. It is especially seen during low-temperature tests, when the thermal conditions are changed from +120°C to -60°C, when a few products can crack at +10°C, while others may easily survive till end of the tests. This phenomenon prohibits of using the classical material strength as a failure criterion. For this reason, some statistical and probabilistic approaches to describe the cracking resistance of the epoxy-based material have to be considered. This work is focused on a study of process-induced residual stresses in epoxy components and their effect on material cracking likelihood. The proposed failure probability model incorporates Weibull distribution. The paper provides the experimental procedure for estimation of the Weibull model parameters (α,β), as well as implementation remarks. In addition, the Design of Experiment (DoE) method was used to support FEM calculations, and to find out the correlation between product design parameters and the failure likelihood. Finally, the article outlines some recommendations for applying statistical and probabilistic methods into numerical procedures of FEM analysis.

PL

Żywice epoksydowe zawierające napełniacze mineralne, takie jak tlenek glinu czy krzemionka, są chętnie stosowane jako materiały izolacyjne w produktach przemysłu energetycznego. Materiały te oferują dobre właściwości dielektryczne, termiczne oraz mechaniczne, są stosunkowo łatwe w obróbce, a jednocześnie ekonomiczne. Jednak żywice epoksydowe z napełniaczami mineralnymi wykazują także pewne wady, wśród który najbardziej kłopotliwą jest niska odporność na pękanie. Cecha ta, jest tym bardziej uciążliwa, iż ma charakter silnie stochastyczny. Często zdarza się bowiem, że realizacja cyklicznych testów zmienno-temperaturowych w zakresie roboczym od -60°C do +120°C skutkuje zniszczeniem części próbek już przy pierwszym cyklu przy temperaturze +10°C, podczas gdy inne produkty zachowują swoją integralność przez cały zakres testu. Taki charakter materiału w znaczniej mierze utrudnia zastosowanie klasycznie rozumianej wytrzymałości materiału, jako kryterium zniszczenia. Zachęca natomiast do zastosowania metod statystycznych, dzięki którym zjawisko pękania żywicy epoksydowej można opisać w sposób probabilistyczny - bliższy rzeczywistości. W artykule przedstawiono analizę naprężeń mechanicznych wywołanych procesem produkcyjnym elementu z żywicy epoksydowej z napełniaczem mineralnym, zawierającego metalowe elementy. Z uwagi na stochastyczny charakter zjawiska pękania takich wyrobów, zastosowano model zniszczenia w oparciu o rozkład Weibulla. Zaproponowano doświadczalną procedurę dla wyznaczenia parametrów modelu Weibulla (α,β), jak również wskazano algorytm uzupełnienia deterministycznych metod obliczeniowych MES o model prawdopodobieństwa. Wykorzystano statystyczną metodę projektowania eksperymentu (DoE) by przeprowadzić analizy numeryczne MES w taki sposób, by uzyskać liczbową korelacją pomiędzy parametrami geometrycznymi projektowanego wyrobu a jego prawdopodobieństwem zniszczenia. Artykuł przedstawia także kilka zaleceń praktycznych zarówno dla wykorzystania metod statystycznych i probabilistycznych w obliczeniach numerycznych, oraz sposobów obniżenia naprężeń rezydualnych w wyrobach z żywicy epoksydowej.

8

Computer - aided design of relaxing holes in the medium voltage products made of epoxy resin

Ambroziński M., Nowak T.

Computer Methods in Materials Science

|

2012

|

Vol. 12, No. 4

225--232

EN

The aim of the presented work was to use computer simulation tools for studying exploitation of medium voltage epoxy resin devices. Locations where the stress concentration occurred as a result of thermal expansion were examined. These stress concentrations usually lead to the crack initiation and propagation and to failure of the part. Relief holes are applied in practice to involve stress relaxation and prevent failure. Application of two relief holes for the part made of two materials is described in the paper. The sample has steel core and resin sleeve. This composition was selected due to large difference in properties of components and due to serious problems it creates during exploitation. Prediction of the best locations of the relief holes in this material was a particular objective of the work. The results obtained from 2D and 3D numerical simulations and experiments are presented in the paper.

PL

Celem pracy była weryfikacja metody redukcji poziomu naprężeń szczątkowych, występujących po procesie produkcyjnym, poprzez zastosowanie otworów odprężających. Obiektem badań był model reprezentujący urządzenie średniego napięcia, składający się metalowego rdzenia oraz zewnętrznej izolacji odlanej z żywicy epoksydowej. Wykorzystano analizy numeryczne do wskazania optymalnej geometrii otworu odprężającego, oraz jego usytuowania względem karbu. Przeanalizowano dwa różne warianty konstrukcyjne (stosując otwory wiercone oraz odlewane). Wyniki symulacji numerycznych posłużyły do zaprojektowania próbek testowych, które poddano badaniom eksperymentalnym. Na podstawie przeprowadzonych analiz możliwe było wyciągnięcie wniosków praktycznych i rekomendacji dla stosowania metody otworów odprężających w produkcji aparatów średniego napięcia. W szczególności wykazano, że prawidłowe zastosowanie w/w metody przynosi pozytywne efekty, nawet w przypadku materiałów kruchych, jakimi są żywice epoksydowe