Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

The influence of technological parameters of plasma cutting on the quality and surface roughness when cutting thicksteelsheets

Góral Tomasz, Dzienniak Damian

Mining Machines

|

2024

|

vol. 42, iss. 2

108--118

EN

The purpose of this study was to analyze the effect of selected parameters on the quality of plasma cutting. The main parameter studied was the cutting speed and how it affects the roughness of the cut surface. The second parameter analyzed was the currentintensity adjusted depending on the thickness of the material being cut, which also has a significant effect on the surface quality of the metal being cut. The evaluation of the quality of the cut surface was carried out on 8, 20, 30 and 35 mm thick sheets of S235JR grade steel. Several samples were selected from each thickness for measurement and testing. The samples were cut with a MAGNUM CUT 160 plasma cutter. The results show that the current intensity and the speed of the torch pass have a significanteffect on the quality of the cut surface.

2

Experimental research on the influence of structural modifications of adherends on the load-bearing capacity of lap joints of S235JR steel sheets

Zielecki Władysław, Łabno Katarzyna, Perłowski Ryszard, Bąk Łukasz, Katrňák Tomáš

Advances in Mechanical and Materials Engineering

|

2023

|

Vol. 40, nr 1

5--13

EN

The paper presents the results of the research determining the impact of structural modifications of adherends on the load capacity of the joints determined in the static shear test. Tests of adhesive lap joints of S235JR steel sheets bonded with Araldite 2014-2 epoxy adhesive are described. The influence of technologically simple structural modifications was investigated; it consisted in making notches and holes at the leading edge of the adherends. These modifications were aimed at bringing about local flexibility of the joint in the sensitive area of stress concentration. Based on experimental studies, it was shown that there is a possibility of increasing the load-bearing capacity of the joint due to the applied modifications; in the most favorable variant, an increase in the load-bearing capacity by 15.9% compared to the base variant was demonstrated. The tests confirmed that the notches filled with the adhesive in the front part of the adherends can significantly improve the strength properties of joint, while the considered modifications in the form of holes do not have a significant impact on the properties of the adherends.

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań określających wpływ modyfikacji konstrukcyjnych elementów klejonych na nośność złączy wyznaczoną w statycznej próbie ścinania. Opisano badania połączeń klejowych zakładkowych blach stalowych S235JR sklejonych klejem epoksydowym Araldite 2014-2. Zbadano wpływ prostych technologicznie modyfikacji konstrukcyjnych, polegających na wykonaniu nacięć i otworów na krawędzi natarcia elementów klejonych. Modyfikacje te miały na celu doprowadzenie do miejscowego uelastycznienia połączenia we wrażliwym obszarze koncentracji naprężeń. Na podstawie badań eksperymentalnych wykazano, że istnieje możliwość zwiększenia nośności złącza dzięki zastosowanym modyfikacjom. W najkorzystniejszym wariancie zaobserwowano wzrost nośności o 15,9% w stosunku do wariantu niemodyfikowanego konstrukcyjnie. Badania potwierdziły, że wypełnione przez klej nacięcia w przedniej części elementów klejonych mogą znacząco poprawić właściwości wytrzymałościowe złącza, natomiast rozważane modyfikacje w postaci otworów nie mają istotnego wpływu na właściwości elementów klejonych.

3

Badania właściwości wybranych związków fosforoorganicznych jako inhibitorów korozji

Klakočar-Ciepacz Magdalena, Pięta Bartosz, Kułakowski Damian, Pruszczyński Wojciech, Zieliński Jakub, Hoffmann Krystyna, Hoffmann Józef

Przemysł Chemiczny

|

2021

|

T. 100, nr 1

57--61

PL

Określono skuteczność ochrony antykorozyjnej dla stali S235JR przy zastosowaniu estru fenylometylonitrylobis(metylofosfonianu)dietylu oraz estru 1-fenyloetylonitrylobis(metylofosfonianu)dietylu w modelowych warunkach laboratoryjnych. Określono zależność skuteczności ochrony antykorozyjnej w czasie ekspozycji stali w środowisku wodnym o dużym zasoleniu. Wyniki badań wskazują na możliwość zastosowania obu związków jako inhibitorów korozji.

EN

Corrosion protection of S235JR steel was inhibited by addn. of PhCH₂N[CH₂CH₂P(O)(OEt)₂)]₂ and PhCH(Me)N[CH₂CH₂P(O)(OEt)₂]₂ under model lab. conditions. The effect of the storage time of aq. solns. of the newly synthesized compds. on the steel corrosion in an aq. medium with high salinity was detd. Both compds. were efficient as corrosion inhibitors.

4

Properties and Microstructure of Laser Welded Dissimilar Joints of TP347-HFG and S235JR Steels with Additional Material

Danielewski H., Skrzypczyk A., Mulczyk K., Zrak A.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2020

|

Vol. 65, iss. 3

1163--1170

EN

Paper presents results of laser welding of dissimilar joints. Flange pipe joints of austenitic TP347-HFG and low carbon S235JR steels were performed. Possibility of laser girth welding of dissimilar joints was presented. Welding of dissimilar materials are complex phenomena, chemical composition of chromium and nickel base austenitic steel with carbon amount of 0.07%, comparing to low carbon steel with trace amount of chromium, nickel and with 0.17% of carbon are different, and affect on welding result. Amount of carbon and chromium have great effect on steel phase transformation and crystallization process, which affect on material hardenability and strength characteristic. In conventional GMA welding methods solidification process of different metals is controlled by use of a selected filler material, for creating buffer zone. The main advantages of laser welding over other methods is process without an additional material, nevertheless some application may require its use. Laser welding with additional material combines advantages of both methods. To carry out weld with high strength characteristic, without welding defects, selecting chemical composition of filler wire are required. Welding parameters was obtained using numerical simulation based on Finite Element Method (FEM). Joint properties was investigated using hardness test. Metallographic analysis of obtained weld was carried out using optical microscopy and energy dispersive spectroscopy (EDS) analysis.

5

Research of maximum stresses zones in circular perforated plates made of S235JR steel loaded with concentrated force

Konieczny Mateusz, Achtelik Henryk, Gasiak Grzegorz

Inżynieria Materiałowa

|

2019

|

Vol. 40, nr 2

53--60

EN

The paper proposes a numerical approach to determining the internal forces in a circular perforated plate loaded with concentrated force Pi applied in the geometric centre of the plate. The finite element method program Femap was used for numerical calculations. The test plate with diameter D = 300 mm has holes in ten circles. The plate made of S235JR steel has holes with diameter d1 = 3.5 mm on the first inner circle, and holes on the tenth outside circle have a diameter d10 = 20.5 mm. The plate of the above geometry was simply supported and loaded with different values of concentrated force. By means of numerical calculations using the finite element method, the coordinates of concentration zones of reduced stress in the perforated plate were determined. These zones were located on the plate bridges between perforation holes. The most hazardous place in the analysed perforated plate is associated with the 8 zone with the hole radius d3 = 5.0 mm at the circle radius R3 = 33.0 mm, where the highest stress concentration occurs. In this zone, the reduced stress is σred max = 217.20 MPa (point with the coordinates x, y, z [mm], i.e. P2[5.2; 30.6; 4.5]). The results of numerical calculations were verified with experimental results. The differences between the results of numerical calculations of the state of stress and those obtained experimentally did not exceed 10%.

PL

Współczesne konstrukcje inżynierskie charakteryzuje obniżenie współczynnika bezpieczeństwa, dlatego obliczenia wytrzymałości, sztywności i stateczności cienkościennych elementów konstrukcji nabierają coraz większego znaczenia we wszystkich gałęziach techniki, a szczególnie takich jak inżynieria chemiczna. Istnieje wiele zastosowań płyt perforowanych, np. w zbiornikach ciśnieniowych, aparaturze chemicznej (ściany sitowe wymienników ciepła), rafineriach ropy naftowej, budowie samolotów i statków kosmicznych, jednostkach powietrznych, robotach, kontenerach transportowych, taśmociągach skrzynkowych lub jako elementy przesiewaczy materiałów sypkich, które mogą być poddane obciążeniu zmieniającemu się w czasie. Tego typu dźwigary (płyty perforowane) mogą również pełnić rolę płyt montażowych, w których wykonano otwory z różnych względów eksploatacyjnych. Celem pracy jest lokalizacja stref, w których występują maksymalne naprężenia w okrągłej osiowosymetrycznej płycie perforowanej swobodnie podpartej i obciążonej siłą skupioną Pi przyłożoną w środku geometrycznym płyty. Badania obszarów koncentracji naprężeń wykonano numerycznie metodą elementów skończonych.

6

Wpływ warunków obróbki cieplnej na jakość połączeń rur ze stali S235JR zgrzewanych prądami wielkiej częstotliwości

Ducki K. J., Biesaga M., Kostkiewicz D.

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2018

|

Vol. 85, nr 8

242--246

PL

W pracy analizowano wpływ różnych wariantów wyżarzania na mikrostrukturę oraz właściwości mechaniczne i technologiczne rur ze stali S235JR zgrzewanych prądami wielkiej częstotliwości w linii technologicznej „FERRUM” S.A. Badania prowadzono na rurach w stanie surowym po zgrzewaniu oraz po wyżarzaniu odprężającym, normalizującym i ujednorodniającym. Stwierdzono, że rury w stanie surowym po zgrzewaniu charakteryzowały się niejednorodną mikrostrukturą w obszarze zgrzeiny i SWC oraz obniżonymi właściwościami wytrzymałościowymi i plastycznymi. Zastosowanie wyżarzania odprężającego powoduje niewielkie ujednorodnienie mikrostruktury, czemu towarzyszył wzrost właściwości wytrzymałościowych i plastycznych. Najlepsze połączenie właściwości wytrzymałościowych i plastycznych oraz w miarę jednorodną i drobnoziarnistą mikrostrukturę uzyskano dla rur po wyżarzaniu normalizującym. Przeprowadzenie wyżarzania ujednorodniającego powoduje ujednorodnienie i rozrost ziarna mikrostruktury, czemu towarzyszyło niewielkie obniżenie właściwości wytrzymałościowych i plastycznych.

EN

The study analyzes the effect of different annealing variants on the microstructure and mechanical and technological properties of pipes made of the S235JR steel, welded with high-frequency currents in the process line of „FERRUM” S.A. The tests were carried out on pipes in the as-rolled condition, after welding and stress relief annealing, normalizing and homogenizing. It was found that the pipes in their as-rolled condition after welding were characterized by a heterogeneous microstructure in the area of weld and HAZ, as well as by reduced strength and ductile properties. The application of stress relief annealing resulted in a slight homogenization of the microstructure, which was accompanied by enhancement of the strength and ductile properties. The best combination of strength and ductile properties, as well as a relatively homogeneous and fine-grained microstructure, was obtained for pipes after normalization annealing. Homogenizing, in turn, resulted in homogenization and coarsening of grains of the microstructure, which was accompanied by a slight reduction of strength and plastic properties.

7

Analysis of the void volume fraction for S235JR steel at failure for low initial stress triaxiality

Kossakowski P. G.

Archives of Civil Engineering

|

2018

|

Vol. 64, nr 1

101--115

EN

This paper deals with problems of failure mechanisms of S235JR structural steel. One of the fundamental parameters of the Gurson-Tvergaard-Needleman damage mechanics-based material model is considered in order to describe the behaviour of the material at the plastic range. The analysis was performed on the void volume fraction fF determined at failure of S235JR steel. The case of low initial stress triaxiality η = 1/3 was taken into consideration. Different from the most popular methods such as curve-fitting, the experimental method based on the digital image analysis of the fracture surface of S235JR steel is proposed in order to determine the critical parameter fF.

PL

Tematem pracy są zagadnienia związane z mechanizmami towarzyszącymi procesowi niszczenia stali konstrukcyjnej S235JR. Zakres badań obejmował końcową fazę uplastycznienia materiału, aż do momentu jego zniszczenia. W przeprowadzonej analizie oparto się na podejściu mechaniki zniszczenia, wykorzystując model materiału porowatego Gursona-Tvergaarda-Needlemana (GTN). Zbadano jeden z podstawowych parametrów mikrostruktury GTN, krytyczny udział objętościowy pustek fF. Współczynnik ten determinuje proces niszczenia materiału od chwili wzrostu i łączenia się mikrodefektów struktury materiałowej, aż do dekohezji materiału w skali makro. Badania przeprowadzono dla przypadku niskiego wstępnego stopnia trójosiowości naprężeńη = 1/3. W odróżnieniu od najpopularniejszych metod, takich jak np. procedura dopasowania parametrów analizy do krzywych wzorcowych, zaproponowano metodę eksperymentalną, opartą na analizie rzeczywistych obrazów powierzchni pęknięć stali S235JR uzyskanych doświadczalnie. Cyfrowa analiza obrazowa powierzchni pęknięć pozwoliła na określenie wartości udziału objętościowego pustek fF w momencie zniszczenia materiału, co umożliwiło eksperymentalne wyznaczenie krytycznego parametru fF dla stali S235JR. W pracy przedstawiono również wyniki analizy numerycznej, weryfikującej rezultaty uzyskane w badaniach doświadczalnych. Symulowano przypadek rozciągania statycznego elementu o przekroju kołowym, który modelowano przy zastosowaniu modelu materiału GTN. Wyznaczone wartości parametru fF pozwoliły na symulację procesu uplastycznienia stali S235JR oraz przewidzenie momentu jej zniszczenia.

8

Experimental determination of the void volume fraction for S235JR steel at failure in the range of high stress triaxialities

Kossakowski P. G.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2017

|

Vol. 62, iss. 1

167--172

EN

This paper is concerned with the critical void volume fraction fF representing the size of microdefects in a material at the time of failure. The parameter is one of the constants of the Gurson-Tvergaard-Needleman (GTN) material model that need to be determined while modelling material failure processes. In this paper, an original experimental method is proposed to determine the values of fF. The material studied was S235JR steel. After tensile tests, the void volume fraction was measured at the fracture surface using an advanced technique of quantitative image analysis The material was subjected to high initial stress triaxialities T0 ranging from 0.556 to 1.345. The failure processes in S235JR steel were analysed taking into account the influence of the state of stress.

9

Microstructural failure criteria for S235JR steel subjected to spatial stress states

Kossakowski P. G.

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2015

|

Vol. 15, no. 1

195--205

EN

The study deals with failure criteria for S235JR steel subjected to spatial stress states. The predictions were made using the modified Gurson–Tvergaard–Needleman (GTN) material model, which takes into account the effect of microstructural damage. The relationship between the material strength parameters and the microstructural changes caused by plastic deformation was established by analyzing the void volume fraction. The microstructural failure criteria determined for S235JR steel refer to the moment of decrease in strength and rupture.

10

An analysis of the Tvergaard parameters at low initial stress triaxiality for S235JR steel

Kossakowski P. G.

Polish Maritime Research

|

2014

|

nr 4

100--107

EN

This paper discusses the influence of the Tvergaard parameters, qi, which are basic constants of the Gurson-Tvergaard- Needleman (GTN) material model, on the numerically simulated load-carrying capacity of tensile elements made of S235JR steel. The elements were considered to be under static tension at low initial stress triaxiality σm/σe = 1/3. Two sets of the Tvergaard parameters qi were analyzed: those typical of structural steels and those dependent on material strength properties. The results showed that the Tvergaard parameters, qi, had influence on the load-carrying capacity of tensile elements at low initial stress triaxiality. They affected the strength curves and the changes in the void volume fractions determined for S235JR steel elements

11

Stress Modified Critical Strain criterion for S235JR steel at low initial stress triaxiality

Kossakowski P. G.

Journal of Theoretical and Applied Mechanics

|

2014

|

Vol. 52 nr 4

995--1006

EN

Ductile fracture of low carbon structural steel (S235JR) at low initial stress triaxiality has been predicted using a method based on the Stress Modified Critical Strain (SMCS) crite- rion and the Gurson-Tvergaard-Needleman (GTN) material model. The influence of micro- defects on the material strength has been taken into account. The investigations, including tensile tests, have been conducted for standard cylindrical unnotched tensile specimens at low triaxial stresses. An advanced finite element method has been used to determine several SMCS model parameters.

12

The numerical modeling of failure of S235JR steel using Gurson-Tvergaard-Needleman material model

Kossakowski P.

Roads and Bridges - Drogi i Mosty

|

2012

|

Vol. 11, no. 4

295-310

EN

The paper presents assumptions of the Gurson-Tvergaard-Needleman (GTN) model for a porous materials, which is now one of the basic damage material models applied in the analysis of the load-bearing capacity of metal engineering structures. The practical information about the selection of GTN material parameters and performing numerical calculations is given. An example of the numerical simulation of the failure of tensile element made of S235JR steel is presented. The calculation procedure, the determined GTN microstructure parameters and the obtained results are described. The simulations included the strength analysis and the study of the micro-defects growth occurring during the plasticity process is presented. As a result the critical volume void fraction was determined which can be used as a microvoid criterion corresponding to the expected S235JR steel failure.

PL

W artykule przedstawiono założenia modelu materiału porowatego Gursona-Tvergaarda-Needlemana (GTN) będącego obecnie jednym z podstawowych modeli zniszczenia stosowanych w analizach nośności metalowych konstrukcji inży-nierskich. Podano praktyczne informacje na temat doboru parame-trów materiałowych GTN oraz prowadzenia obliczeń numerycz-nych w odniesieniu do stali konstrukcyjnych stosowanych w bu-downictwie i mostownictwie. Przedstawiono przykład numerycz-nej symulacji zniszczenia elementu rozciąganego wykonanego ze stali S235JR, przeprowadzonej w oparciu o model GTN. Opisano procedurę obliczeniową, wyznaczone parametry mikrostruktury GTN oraz uzyskane wyniki. Zakres symulacji obejmował analizę wytrzymałościową dokonaną w powiązaniu z badaniami wzrostu mikrouszkodzeń zachodzącego w trakcie procesu uplastycznia-nia materiału. W efekcie przeprowadzonych badań wyznaczono krytyczny udział objętościowy pustek, który może stanowić kryte-rium mikrostrukturalne odpowiadające przewidywanemu momen-towi zniszczenia stali S235JR.

13

Simulation of ductile fracture of S235JR steel using computational cells with microstructurally-based length scales

Kossakowski P. G.

Journal of Theoretical and Applied Mechanics

|

2012

|

Vol. 50 nr 2

589-607

EN

The paper presents results of a numerical modelling of ductile fracture and failure of elements made of S235JR steel subjected to static tension. The analysis was performed using the Gurson-Tvergaard-Needleman (GTN) model, which takes into consideration the material structure. The GTN material parameters of S235JR steel were assumed basing on the results of its microstructural and strength properties. The aim of the research was to specify and test the procedure that enables one to perform engineering calculations of tensioned structural elements using the GTN material model. During numerical simulations, the mesh size-effect was analysed, basing on microstructurally-based length scales methods. The results show high sensivity of strength curves in the range from the maximum force to the failure depending on the method and mesh size applied.

PL

W artykule przedstawiono wyniki modelowania numerycznego pękania ciągliwego oraz zniszczenia elementów wykonanych ze stali S235JR poddanych statycznemu rozciąganiu. W analizie oparto się na modelu materiałowym Gursona-Tvergaarda-Needlemana (GTN), uwzględniającym strukturę materiałową. Parametry materiałowe modelu GTN stali S235JR przyjęto w oparciu o jej własności mikrostrukturalne i wytrzymałościowe. Celem badań było opracowanie i weryfikacja procedury umożliwiającej przeprowadzanie obliczeń inżynierskich rozciąganych elementów konstrukcyjnych przy zastosowaniu modelu GTN. Podczas symulacji numerycznych uwzględniono efekt wielkości siatki, stosując metody oparte na mikrostrukturalnych skalach długości. Uzyskane wyniki ujawniają wysoką wrażliwość krzywych wytrzymałościowych w zakresie od obciążenia maksymalnego do zniszczenia, w zależności od metody oraz wielkości siatki zastosowanej w obliczeniach.

14

Influence of initial porosity on strength properties of S235JR steel at low stress triaxiality

Kossakowski P. G.

Archives of Civil Engineering

|

2012

|

Vol. 58, nr 3

293-308

EN

The paper discusses the influence of the initial parameters on the strength parameters of S235JR steel at low stress triaxiality. The analysis was performed using the Gurson-Tvergaard-Needleman (GTN) material model, which takes into consideration the material structure. The initial material porosity was defined as the void volume fraction f0. The fully dense material without pores was assumed and the typical and maximum values of porosity were considered for S235JR steel in order to analyse the porosity effect. The strength analysis of S235JR steel was performed basing on the force-elongation curves obtained experimentally and during numerical simulations. Taking into consideration the results obtained, the average values of the initial void volume fraction fo = 0.001 for S235JR steel is recommended to use in a common engineering calculations for elements operating at low stress triaxiality. In order to obtain more conservative results, the maximum values of fo = 0.0024 may be used.

15

Effect of initial porosity on material response under multi-axial stress state for S235JR steel

Kossakowski P. G.

Archives of Civil Engineering

|

2012

|

Vol. 58, nr 4

445-462

EN

The effect of the initial porosity on the material response under multi-axial stress state for S235JR steel using the Gurson-Tvergaard-Needleman (GTN) material model was examined. Three levels of initial porosity, defined by the void volume fraction f0, were considered: zero porosity for fully dense material without pores, average and maximum porosity according to the metallurgical requirements for S235JR steel. The effect of the initial porosity on the material response was noticed for tensile elements under multi-axial stress state defined by high stress triaxiality sigma m/sigma e = 1.345. This effect was especially noticeable at the range of the material failure. In terms of the load-bearing capacity of the elements, the conservative results were obtained when maximum value of f0 = 0.0024 was used for S235JR steel under multi-axial stress state, and this value is recommended to use in the calculations in order to preserve the highest safety level of the structure. In usual engineering calculations, the average porosity defined by f0 = 0.001 may be applied for S235JR.

16

The analysis of influence of Tvergaard's parameters on S235JR steel response in high stress triaxiality

Kossakowski P.

Advances in Materials Science

|

2012

|

Vol. 12, nr 1(31)

27-35

EN

The influence of Tvergaard’s parameters qi of Gurson-Tvergaard-Needleman (GTN) material model on S235JR steel response was considered in the study. The analysis concerns the strength curves simulated numerically for notched tensile elements under static tension in complex stress state defined by high initial stress triaxiality > 1. Typical and material-dependent values of Tvergaard’s parameters qi were examined. The influence of the Tvergaard’s parameters qi on material response was noticed at the failure range for S235JR steel in the case of high stress triaxiality.

17

An analysis of the load-carrying capacity of elements subjected to complex stress states with a focus on the microstructural failure

Kossakowski P. G.

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2010

|

Vol. 10, no 2

15-39

EN

The paper analyses the load-bearing capacity of S235JR steel elements subjected to complex stress states, taking into account the effect of microstructural damage. Assessing the material required conducting a microstructural analysis and standardized tensile strength tests. A modified Gurson-Tvergaard- Needelman (GTN) model was used to numerically analyse S235JR steel elements under the action of complex stresses. The results of the numerical analysis were reported to be consistent with those obtained during the strength tests. The method for the numerical calculations was described along with the admissible results and the criteria of failure for S235JR steel basing on the modified GTN model and the development of microdamage. As S235JR steel is a common structural material in Poland, the investigation results will be of use to a number of engineers and other specialists responsible for determining the load-carrying capacity and structural safety of elements or whole systems.

PL

W artykule przedstawiono wyniki analizy nośności elementów wykonanych ze stali S235JR pracujących w złożonych stanach naprężenia z uwzględnieniem wpływu uszkodzeń mikrostrukturalnych. Opracowano zmodyfikowany model Gursona-Tvergaarda-Needelmana (GTN) dla stali S235JR poprzez wykonanie badań mikrostrukturalnych, przeprowadzenie normowych prób rozciągania oraz ich modelowane numeryczne. Zmodyfikowany model GTN zastosowano w analizie numerycznej elementów pracujących w złożonych stanach naprężeń. Stwierdzono zgodność uzyskanych wyników w stosunku do rezultatów badań wytrzymałościowych. Opisano sposób prowadzenia obliczeń numerycznych wraz z analizą możliwych do uzyskania wyników oraz określono kryteria zniszczenia stali S235JR w oparciu o zmodyfikowany model GTN i rozwój mikrouszkodzeń.