Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Experimental Testing of Al-Si12/SiC Interpenetrating Composites (IPC) in Uniaxial Tension and Compression

Pietras Daniel, Sadowski Tomasz, Boniecki Marek, Postek Eligiusz

Archives of Metallurgy and Materials

|

2023

|

Vol. 68, iss. 1

145--154

EN

The mechanical response of interpenetrating co-continuous composite Al-Si12/SiC3D was described for uniaxial tension and compression. The internal structure of the IPC was examined by optical microscopy and micro-CT. The apparent density and Young’s modulus were assessed theoretically and experimentally. Uniaxial tensile tests were performed using the prismatic samples of dimensions 1 mm × 2 mm × 30 mm. Cylindrical samples of diameters ϕ = 5 mm and height h = 10 mm were subjected to quasi-static uniaxial compressive loading. During tests, the side surfaces of the specimen were observed using a digital image correlation system (DIC) to find strain fields and to monitor the surface cracks development in the complex internal microstructure of the IPC. The analyzed two-phase ICP was manufactured using ceramic foam SiC infiltrated by alloy Al-Si12. This material finds application in cosmic, airplane, or automobile industries, due to their excellent tribological, heat distribution, and ballistic properties. Obtained results show different modes of microcracking and fracture of cylindrical and prismatic samples. They indicate the substantial influence of the ceramic skeleton on the behavior of the IPC under uniaxial states of loading. Different modes of damage related to the tension or compression loading were described in detail. The results can find application in the designing process of modern co-continuous IPCs and further development of the numerical models of degradation processes.

2

Experimental approach to modeling of the plasticizing operation in the hot plate welding process

Wałęsa Krzysztof, Talaśka Krzysztof, Wilczyński Dominik, Górecki Jan, Wojtkowiak Dominik

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2022

|

Vol. 22, no. 1

art. no. e16, 2022

EN

The paper discusses the topic of butt welding of polyurethane drive belts by the hot plate method in the context of modeling the process of this technological operation. Based on the analysis of the butt welding process, a series of studies of the thermomechanical properties of the material from which the belt is made has been planned. The results will be used for mathematical modeling of the welding process, and in particular its most important phase: the plasticizing operation. On this basis, the study of the compression of cylindrical specimens taken from the belt has been performed at two different speeds. Their result is the relationship between the compressive stress σc and the modulus of longitudinal elasticity Ec at compression and: deformation εc, temperature value T, as well as the compressive velocity vc. In the next step, dynamic viscosity η of the belt material was determined based on the results of dynamic thermomechanical analysis. The research work culminated in the attempts to plasticize the material on a hot plate, in conditions similar to the process of industrial welding. These studies were performed at different speeds vpl, resulting in the correlation between the force required for plasticizing Fpl and the value of the speed of the belt end vpl relative to the hot plate heated to a temperature Tp. The obtained results will be used to formulate a mathematical model of plasticizing the material, based on the selected mechanical deformation models.

3

Verification of application of ANN modelling in study of compressive behaviour of aluminium sponges

Stręk Anna M., Dudzik Marek, Kwiecień Arkadiusz, Wańczyk Krzysztof, Lipowska Barbara

Engineering Transactions

|

2019

|

Vol. 67, iss. 2

271--288

EN

This article presents a preliminary neural network analysis of the compressive behaviour of aluminium open-cell sponges and answers the question of whether this phenomenon can be modelled using artificial intelligence. The research consisted of two phases: first – compression experiments, which in turn provided data for the second phase – the artificial neural network (ANN) analysis. A two-argument function was proposed and tested using the gathered experimental data with a two-layer feedforward network. The determination coefficient R 2 for linear correlation between targets and modelling outputs was chosen as the criterion for the assessment of the quality of modelling. The obtained values were R 2 > 0.96, which shows that neural networks hold the capacity to address the characterisation of the mechanical response of aluminium open-cell sponges in compression. Additionally, the mean absolute relative error (MARE) and the mean square error (MSE) were also determined.

4

Fractographic discoveries: investigation of bulk metallic glasses fracture surfaces after static compression test

Błyskun P., Cieślak G., Kowalczyk M., Latuch J., Kulik T.

Inżynieria Materiałowa

|

2015

|

Vol. 36, nr 2

54--59

EN

The aim of these studies was to broaden the knowledge of bulk metallic glasses failure mechanisms. Two glass forming systems: Zr48Cu36Al16 – xAgx (x = 0, 6, 12, 16 at. %) and Cu48Zr36Ag16 – yTiy (y = 3, 5, 8 at. %) were selected for the studies. Rod shape samples with a diameter of 3 mm were produced from pure elements by the copper mould casting. X-ray diffraction allowed to determine the crystalline phase presence within the samples (Fig. 1). Both partially crystalline and fully amorphous samples were subjected to the static compression tests. The fractography of the resultant scraps was performed by the scanning electron microscopy. The studies reveal several new issues and confirm a few already known related to deformation and fracture mechanisms of metallic glasses. Authors carefully observed and insightfully discussed issues like: main fracture surface exclusiveness for vein-like patterns (Fig. 2), plastic strain implementation by the slip bands proliferation (Fig. 3), vein-like pattern development degree dependence on the fracture stress (Fig. 4), temperature rise relics presence on the main fracture surface (Fig. 5) or determining the origin of a crystalline phase just by the fracture surface observations (Fig. 6, 7). The results presented in this manuscript might be useful for future materials expertise that would potentially be done on metallic glass scraps from failed constructions.

PL

Celem pracy było poszerzenie wiedzy o mechanizmach zniszczenia masywnych szkieł metalicznych. Do badań wybrano dwa układy szkłotwórcze: Zr48Cu36Al16 – xAgx (x = 0, 6, 12, 16 at. %) i Cu48Zr36Ag16 – yTiy (y = 3, 5, 8 at. %). Z czystych pierwiastków wytworzono pręty o średnicy 3 mm metodą odlewania do formy miedzianej. Badania dyfrakcji promieni rentgenowskich pozwoliły ustalić obecność fazy krystalicznej w próbkach. Zarówno próbki częściowo krystaliczne, jak i w pełni amorficzne zostały poddane statycznej próbie ściskania w temperaturze pokojowej. Za pomocą skaningowej mikroskopii elektronowej przeprowadzono obserwacje fraktograficzne otrzymanych przełomów. Badania te umożliwiły potwierdzenie kilku znanych zagadnień oraz odkrycie nowych zjawisk związanych z odkształcaniem i pękaniem szkieł metalicznych. Autorzy dokonali obserwacji oraz omówienia takich kwestii, jak: wyłączność głównej powierzchni pęknięcia na obecność struktury żyłowej, realizowanie odkształcenia plastycznego przez mnożenie pasm poślizgu, zależność stopnia rozwinięcia struktury żyłowej od naprężenia pękania, obecność pozostałości po wzroście temperatury na głównej powierzchni pęknięcia czy określanie pochodzenia fazy krystalicznej na podstawie obserwacji powierzchni pęknięcia. Wyniki przedstawione w pracy mogą być przydatne w przypadku przyszłych ekspertyz materiałowych wykonywanych na złomach elementów konstrukcyjnych ze szkła metalicznego.

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

Strengthening of aluminium based composites with amorphous metallic or Al2O3 particles

Kukuła-Kurzyniec A., Dutkiewicz J., Bobrowski P., Wajda W., Góral A., Ochin P., Perriere L.

Composites Theory and Practice

|

2013

|

R. 13, nr 2

141--146

EN

Aluminium alloy based composites were prepared by hot pressing in a vacuum in order to study the strengthening effect of an amorphous phase addition in the form of ball milled powder from melt spun ribbons of the Al73Si5Ni7Cu8Zr7 (at.%) alloy. For comparison, a composite with a strengthening ceramic Al2O3 phase was hot pressed under the same conditions. DSC measurements allowed the authors to determine the start of the crystallization process of the amorphous ribbons at 240°C. The presence of the majority of the amorphous phase in the melt spun ribbons was additionally confirmed by the X/ray diffraction technique which also revealed the presence of an α/Al solid solution and some peaks of intermetallic phases. SEM studies showed homogenous distribution of the strengthening particles in both kinds of composites and confirmed the existence of α /Al and some intermetallic crystallites inside the metallic amorphous particles. The hardness of all the prepared composites was comparable and amounted to approximately 50 HV1 for those with the Al matrix and 120 HV1 for the ones with the 2618A alloy matrix. The composites have shown a higher yield stress than the hot pressed aluminium or 2618A alloy. SEM studies of the cracks after compression tests revealed that the interfaces between the strengthening phase and matrix in metallic amorphous powder/Al /2618A alloy composites show a different character of the interface between the ceramic particles and the Al matrix. Therefore in the composite with the Al2O3particles, cracks have the tendency to propagate at the interfaces with the matrix more often than in amorphous/Al composites.

PL

W artykule opisano badania dotyczące struktury i właściwości kompozytów na osnowie aluminium i jego stopu / 2618A, wykonanych metodą prasowania na gorąco w próżni. Fazę umacniającą stanowił 10% dodatek proszku o składzie Al73Si5Ni7Cu8Zr7 (% at.), otrzymany w wyniku mielenia kulowego metalicznych taśm amorficznych odlanych na wirujący walec (melt spinning). W celu porównawczym w tych samych warunkach sprasowano również kompozyt o osnowie Al, w którym fazę umacniającą stanowił 10% dodatek cząstek ceramicznych - Al2O3. Metodą mikrokalorymetrii różnicowej (DSC) określono temperaturę początku krystalizacji taśm amorficznych na około 240°C. Techniką dyfrakcji rentgenowskiej (XRD) potwierdzono obecność znacznego udziału struktury szklistej zarówno w odlanych, jak i sproszkowanych taśmach, a także stwierdzono niewielki udział roztworu α/Al oraz faz międzymetalicznych. Badania strukturalne wykonane metodą skaningowej mikroskopii elektronowej (SEM) wykazały równomierne rozmieszczenie cząstek faz umacniających w obu rodzajach kompozytów, a w przypadku cząstek taśm amorficznych potwierdzono obecność w ich wnętrzu krystalitów roztworu α/Al i faz międzymetalicznych. Twardość wszystkich przygotowanych kompozytów była porównywalna i wynosiła około 50 HV1 dla kompozytów o osnowie Al oraz 120 HV1 dla materiałów na bazie stopu 2618A. Obserwacja SEM mikrostruktury próbek kompozytowych po testach ściskania pozwoliła zauważyć inny charakter granicy rozdziału cząstek fazy umacniającej i osnowy w przypadku zastosowania cząstek taśmy Al73Si5Ni7Cu8Zr7, co wpływa na odmienny przebieg drogi propagacji pęknięć niż w przypadku proszku Al2O3, gdzie występuje słabsze połączenie w granicy osnowa/cząstki wzmacniające. W przypadku zastosowania ceramicznej fazy umacniającej kompozyt wykazuje tendencję do propagacji pęknięć po granicach wprowadzonych cząstek.

7

Wyznaczanie modułu Younga w płaszczyźnie papieru na podstawie prób ściskania

Szewczyk W.

Przegląd Papierniczy

|

2007

|

R. 63, nr 7

419-422

PL

W ramach badań przeprowadzonych w Instytucie Papiernictwa i Poligrafii Politechniki Łódzkiej przetestowano różne metody wyznaczania modułu Younga w płaszczyźnie papieru, w oparciu o próby jednokierunkowego ściskania. Ponadto, dokonano porównania wartości modułu Younga wyznaczonych w oparciu o próby rozciągania i ściskania. Na podstawie uzyskanych wyników stwierdzono, że różnice pomiędzy wartościami modułu uzyskiwanymi w różnych próbach są związane ze zróżnicowaniem metodyki badań, a w szczególności wymiarów i sposobu mocowania próbek. Przy zachowaniu identycznych warunków badań w próbach ściskania i rozciągania uzyskano takie same wartości modułu Younga.

EN

Within the research work carried out at the Institute of Papermaking and Printing of the Technical University of Łodz various methods of Young's mudulus determination in the paper plane were tested on the basis of unidirectional compression tests. In addition, the author compared the values of Young's modulus determined with tensile and compression tests. The results showed that the differences between the modulus obtained in different tests were connected with the diversification of testing methods, mainly the size and fixing type of test sample. The identical values of Young's modulus values were achieved in the same testing conditions of tensile and compression tests.

8

The influence of deformation on the plasticity and structure of Fe3Al-5Cr alloy

Kuc D., Bednarczyk I., Niewielski G.

Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering

|

2007

|

Vol. 22, nr 2

27-30

EN

Purpose: The major problem restricting universal employment of intermetallic phase base alloy is their low plasticity which leads to hampering their development as construction materials. The following work concentrates on the analysis of microstructure and plasticity of ordered Fe3Al D03 - structured alloy containing 28% at. of Al and 5%Cr at. during hot plastic deformation process. Design/methodology/approach: After casting and annealing, alloy specimens were subjected to axial-symmetric compression in the Gleeble 3800 simulator at temperatures ranging from 600 to 1200 degrees centigrade at 0.1, 0.01, 1.0, 10 s to the -1 strain rates. In order to analyse the processes which take place during deformation, the specimens after deformation were intensely cooled with water. Structural examination was carried out using light microscopy. Findings: The processes of structural reconstruction such as dynamic recrystallization, which take place during hot-deformation, have been detected. Practical implications: The research carried out enabled the understanding of the phenomena taking place during deformation and annealing of the investigated alloy. The results will constitute the basis for modelling the structural changes. Originality/value: The results obtained are vital for designing an effective thermo-mechanical processing technology for the investigated Fe3Al-5Cr alloy.

9

Alternative Test Methods for Assessing Mechanical Properties of Disposable Diapers

Yaman N., Senol M. F., Tayyar A. E.

Fibres & Textiles in Eastern Europe

|

2007

|

Vol. 15, no. 2 (61)

80--84

EN

It is essential to examine the mechanical properties of disposable diapers that contact the skin and affect the dermatitis of babies and infants. Until now, the KES-F system has been used to determine the mechanical properties of disposable diapers. In this study, alternative methods are used to measure the mechanical properties of disposable diapers. We examined, in both dry and wet conditions, the coefficient of friction (MIU), the mean deviation of coefficient of friction (MMD), and the surface roughness (SMD) obtained from the friction tests, the compressional energy (WC), the compressional resilience (RC), and the linearity of compression curve (LC) obtained from the compression tests, the coefficient of heat transfer (K), and the maximum value of heat flux (q) obtained from the heat transfer tests, and the thickness (T) and the weight (W) obtained from the construction tests. The KES-F system has also been used for compression and friction tests for comparative reason. The contents of leakage performance were tested with wetback, absorption area, absorption capacity and retention capacity tests. After wetting, it appeared that while the MIU, MMD, SMD, and LC values increase, the RC values decrease in both the KES-F system and alternative methods. The results obtained from the KES-F system and the alternative methods demonstrate different characteristics, due to the differences in measurement techniques.

10

Zmiany wytrzymałości na ściskanie pietruszki suszonej różnymi metodami

Stępień B.

Inżynieria Rolnicza

|

2006

|

R. 10, nr 4(79)

191-198

PL

Pietruszkę odmiany Eagle F1 suszono trzema metodami: konwekcyjnie, sublimacyjnie i mikrofalowo pod obniżonym ciśnieniem. Utrwalano materiał nie poddany obróbce wstępnej, blanszowany i odwadniany osmotycznie. Testy ściskania wykonano dla suszu oraz materiału uwodnionego. Badano wytrzymałość na ściskanie pietruszki bezpośrednio po suszeniu oraz po okresie 12 miesięcy przechowywania suszu zapakowanego próżniowo. Obliczono wartości pracy ściskania wykorzystując metodę trapezów. Analizę wpływu metody suszenia, obróbki wstępnej oraz czasu przechowywania suszu wykonano w oparciu o obliczone wartości odchyleń standardowych.

EN

Parsley, Eagle F1 variety, was dried using three methods: convective drying, freeze drying and microwave vacuum drying. Without preliminary treated, blanched and osmotic treated materials were dried. Compression tests were carried out for a dried and rehydrated materials. Parsley compression strength was tested just after drying and for materials vacuum stored during 12 months. The values of compression work were calculated using "trapezoid method". The effect of drying method, preliminary treatment and storage time were analyzed on the basis of standard deviation values.

11

The effect of oscillatory compression test on the Cu microstructure form.

Rodak K.

Archives of Materials Science

|

2006

|

Vol. 27, nr 1

29-35

EN

Transmission electron microscopy (TEM) investigations of dislocation microstructure have been performed on polycrystalline Cu subjected to the oscillatory compression test and the compression test. The aim of this work is to reveal how the complexity of mode deformation realized by the oscillatory compression method influences on the means dislocation microstructure form. It was shown that the oscillatory compression method leads to the process of strain localization on the microscopic level.

12

Wpływ udziału objętościowego oraz sposobu aranżacji składników kompozytu na wielkość siły w próbie ściskania.

Pawłowska B., Śliwa R.

Rudy i Metale Nieżelazne

|

2004

|

R. 49, nr 3

121-127

PL

Przedmiotem artykułu jest teoretyczne oszacowanie i eksperymentalne określenie wielkości sił kształtowania materiałów kompozytowych o różnym stosunku udziału objętościowego składników i różnej ich aranżacji geometrycznej w złożonym materiale wsadowym, w warunkach próby ściskania. Przedstawiono wyniki fizycznego modelowania procesu spęczania z zastosowaniem materiałów modelowych (plastelina) oraz materiałów metalicznych (ołów Pb 1 i aluminium A0). Badaniom poddano próbki o koncentrycznym układzie warstw (twardy rdzeń - miękka powłoka) oraz układzie warstw równoległych (warstwa wewnętrzna twarda; warstwy zewnętrzne miękkie). Różne warianty kompozytowych próbek poddano próbie ściskania, analizując przebiegi charakterystyk siły w funkcji przemieszczenia. Porównano wyznaczone analitycznie i eksperymentalnie wielkości sił spęczania materiałów złożonych. Wykazano konieczność uwzględnienia udziału objętościowego składników oraz ich aranżacji w odkształcanym materiale kompozytowym w formułach określających siłę w procesie jednoczesnego kształtowania plastycznego materiałów o różnych własnościach.

EN

Theoretical assessment and experimental determination of forces used in forming composite materials with different volume fraction and various geometrical arrangement of components in the input material subjected to compression test have been made. Results of physical modelling of an upsetting process using model materials (modelling paste) and metals (Pb 1 lead and A0 aluminium) have been presented. The samples under test had concentric arrangement of layers (hard core-soft coating) or a parallel arrangement (hard inner layers - soft outer layers). Comparison of upsetting forces determined analytically and experimentally for the complex materials was carried out. It has been proved that in the formulas describing the force used in the process of forming materials characterised by different properties it is necessary to take into account volume fraction and arrangement of components of a composite material.

13

Niejednorodność plastycznego odkształcenia warstwowych materiałów złożonych w próbie ściskania

Ryzińska G., Nowotyńska I., Śliwa R.

Rudy i Metale Nieżelazne

|

2004

|

R. 49, nr 1

17-22

PL

Przedstawiono wyniki prób spęczania materiałów złożonych z wykorzystaniem wybranych materiałów metalicznych łatwo odkształcalnych pozwalające na ocenę niejednorodności plastycznego odkształcenia różnych materiałów jednocześnie odkształcanych w warunkach próby spęczania. W oparciu o program symulacyjny MSC/Marc zbudowano proste modele dla materiałów złożonych (rdzeń z koncentryczną powłoką) o różnych konfiguracjach geometrycznych i właściwościach mechanicznych składników pozwalających na określenie rozkładu odkształceń oraz charakteru linii podziału faz w kolejnych etapach spęczania próbki materiału złożonego. Wykazano zależność kształtu względnej długości linii podziału faz od stosunku naprężeń uplastyczniających materiału powłoki i rdzenia oraz od stosunku objętości powłoki do objętości rdzenia.

EN

Results of upsetting tests for composite materials, performed on selected, easily deformable metallic materials have been presented, enabling assessment of inhomogeneity of plastic deformation of various materials subjected simultaneously to deformation. The MSC/Marc simulation program was used to build simple models of composite materials (a core with concentric coating) of various geometrical configurations and different mechanical properties of components, enabling determination of deformation distribution and of a character of phase separation lines in subsequent phases of upsetting. Dependence of a shape of relative length of a phase separation line on the ratio of yield stresses of the coating and the core material, and on the coating-to-core volume ratio, has been found.

14

Struktura i właściwości mechaniczne domieszkowanych cementów kostnych

Nowacki J., Sajek A.

Inżynieria Materiałowa

|

2003

|

R. XXIV, nr 6

659-662

PL

W artykule opisano wpływ domieszki wodnego roztworu kalcytoniny łososiowej (Calcitonin 100) na właściwości mechaniczne i zmiany strukturalne akrylowego cementu kostnego Surgical Simplex (R) P. W celu opisania powyższej zależności zastosowano statyczną próbę ściskania i próbę zginania. Próby były przeprowadzone dla próbek w zakresie zawartości domieszki 0/10 ml, w temperaturach 20/40 stopni Celsjusza i przy szybkości odkształcenia 2/10 mm/min. Do ustalenia wpływu poszczególnych warunków prób wytrzymałościowych na otrzymane wyniki posłużono się metodami statycznymi wyznaczając odpowiednie modele. Zmiany strukturalne wywołane domieszką preparatu określono analizując zdjęcia powierzchni przełomów zginanych próbek. Zdjęcia wykonano metodą elektronowej mikroskopii skaningowej. Wyniki badań ukazują spadek właściwości mechanicznych kompozycji wraz ze zwiększaniem się domieszki preparatu, czego powodem jest zwiększenie liczby porów, w których lokalizuje się roztwór.

EN

The aim of this study was to determine the mechanical properties of acrylic bone cement (Surgical Simplex (R) P) modified by salmon calcitonin water solution (Calcitonin 100). The three-point bending test was used to measure the flexural strength and flexural modulus of cement, and the compression tests were used to measure the compression strength and modulus. The measurements have been made over a range of solution addition 0/10 ml, temperatures 20/40 degrees centigrade and strain rate 2/10 mm/min. Mathematical models were applied to experimental dissolution data revealing dependence of the mechanical tests conditions. One test specimen for each group was examined by a scanning electron microscope (SEM) to determine the microstructure modification and distribution of Calcitonin 100 in the structure. The results suggested that the bone cement modification decreases mechanical properties.

15

Wpływ szybkości chłodzenia na strukturę i właściwości mechaniczne odlewniczych stopów magnezu.

Socjusz-Podosek M., Wierzbiński S.

Inżynieria Materiałowa

|

2002

|

R. XXIII, nr 1

34-39

PL

Stopy na osnowie magnezu z dodatkiem metali ziem rzadkich charakteryzują się stabilnością właściwości mechanicznych w podwyższonych temperaturach, co w połączeniu z korzystną relacją wytrzymałości do gęstości (Rm/ro), jak również zadawalającą odpornością na korozję w typowych dla tych stopów warunkach eksploatacji umożliwia ich szerokie zastosowania w wielu gałęziach przemysłu, w tym głównie transportu lotniczego i samochodowego. Zbadano właściwości stopu na osnowie magnezu z cynkiem, odlewanego metoda ciśnieniową i nie poddawanego obróbce cieplnej. W szczególności zbadano wpływ szybkości chłodzenia (od 0,02 do 160 Ks do -1) w czasie odlewania na zmiany właściwości mechanicznych (określanych w próbach ściskania) i strukturę w stopach MgZn0.35 i 2% z dodatkiem 2% wag. miszmetalu na osnowie ceru (MM) oraz niewielkich ilości cyrkonu jako rozdrabniacza ziarna i manganu poprawiającego odporność na korozję. Właściwości mechaniczne określano w zakresie temperatur 293/573 K. Przykład charakterystyki mechanicznej opisanej równaniem Ludwigsona w postaci sigma=K1 epsilon do n1 plus/minus delta pokazano w układzie podwójnie logarytmicznym (kółka) wraz z zależnością ln delta - epsilon. Zaproponowane przez Ludwigsona równanie umożliwia płynne przejście od pierwszego do drugiego zakresu umocnienia (dla większych odkształceń) zgodnie z wynikami eksperymentalnymi (punkty). Obserwowano poprawę właściwości wytrzymałościowych ze wzrostem szybkości chłodzenia o 20% w porównaniu ze stopami wolno chłodzonymi. Próby ściskania prowadzone w podwyższonych temperaturach wykazały stabilność właściwości mechanicznych do temperatury ok. 475 K. Stwierdzono również, że badane stopy na osnowie Mg-MM z dodatkiem Zn wykazują zdolność do zmiany struktury w wyniku stosowania zmiennych szybkości chłodzenia, co przejawia się 10-krotnym zmniejszeniem średniej średnicy ziaren i zmniejszaniem się ilości eutektyki wraz ze wzrostem szybkości chłodzenia. Analiza charakterystyk mechanicznych oraz zmian strukturalnych wykazała, że wzrost szybkości chłodzenia stopów wpływa na podwyższenie właściwości mechanicznych wskutek rozdrobnienia struktury. Stabilność właściwości mechanicznych w podwyższonych temperaturach wynika z występowania siatki wydzieleń eutektycznych wokół granic ziaren, która blokuje propagację systemów poślizgu oraz pasm ścinania, co obserwowano na reliefach powierzchniowych. Powyżej krytycznej temperatury właściwości mechaniczne obniżają się w miarę intensyfikacji poślizgu po granicach ziaren, pękania eutektyki oraz plastycznego odkształcenia roztworu stałego.

EN

Magnesium based alloys with rare earths metals additions reveal stability of mechanical properties at elevated temperatures, which accompanied by high strength/density ratio as well as satisfactory corrosion resistance encourages engineers to exploit them in transport industry applications. Properties of such alloys with zinc (0.35 and 2 wt%) as third addition, small amounts of zirconium to refine grain size and manganese to improve corrosion resistance were investigated in dependence on cooling rate (0.02-160 Ks to the -1). The rare earth metals were added as cerium based mischmetal (MM) in 2 wt % amount. Mechanical properties were investigated at temperature 293-573 K range in compression tests. The example of the (sigma-epsilon) dependence calculated from the Ludwigson equation in the sigma=K1epsilon to the n1 p/min delta form was shown together with relation (ln delta - epsilon). Such an approach proposed by Ludwigson enables to avoid discontinuity of the (sigma - epsilon) curve in the point where the first range of strengthening meets the next one (for higher deformations), in accordance with the experimental points shown as black dots. The increase of strength with increasing cooling rate by 20% as compared with slowly cooled alloys has been recorded. Compression tests at elevated temperatures showed stability of mechanical properties up to 475 K. Structure evolution assessed by grain size and amount of eutectic proved to be prone to the change of cooling rate. The grain size diminished 10 times while the amount of eutectic by 50% when the cooling rate grew. The analysis of the mechanical characteristics and morphology evolution have led to the conclusion, that the acceleration of cooling the material at solidification results in improvement of mechanical properties due to the structure refinement. On the other hand, the stability of mechanical properties at elevated temperatures was due to the appearance of the net of second phase precipitates around the grains of solid solution. The precipitates (mostly Mg12MM compound) acted as obstacles for slip systems and shear bands visible on relieves prepared prior to compression on planes parallel to the axis of deformation. Above the critical temperature the properties fell while the slip along grain boundaries intensified, the eutectics broke down and the solid solution deformed in a plastic way.

16

Problem of the starting point generation for the inverse analysis of compression tests

Szeliga D., Pietrzyk M.

Metallurgy and Foundry Engineering

|

2001

|

Vol. 27, no. 2

167-181

EN

Development of the method of generation of the starting point for the inverse analysis of compression tests is the main objective of the work. Inverse analysis is an efficient method of interpretation of results of plastometric tests. It has been widely applied to evaluation of parameters in rheo-logical and friction models. Very long computing times are the main disadvantage of this method. It is due to numerous simulations of all the tests using finite element method, which is required for the optimisation procedures. Therefore, generation of the starting point for optimisation close to the global minimum will allow for a significant decrease of the computing time. A new method based on performing of the inverse analysis for each test separately is suggested in the paper. The minimum of the objective function with respect to one variable is searched for in each step of simulation of the tests. The ratio between real flow stress and the one calculated from the compression load is the optimisation variable. The cost function is defined as a difference between measured and predicted load in the considered step of simulation. This inverse analysis yields stress-strain relationship for each test given in a tabular form. Further approximation of these results using a selected function gives the starting point for the final inverse analysis.

PL

Zasadniczym celem pracy jest opracowanie metody doboru punktu startowego dla procedur optymalizacyjnych w rozwiązaniu odwrotnym (inverse) dla prób spęczania. Analiza inverse jest skutecznym sposobem interpretacji wyników prób plastometrycznych i znalazła szerokie zastosowanie do wyznaczania parametrów modeli Teologicznych oraz tarcia. Podstawowym ograniczeniem w zastosowaniu tej metody jest długi czas obliczeń, związany z wielokrotną symulacją prób plastometrycznych metodą elementów skończonych, wykonywaną w ramach procedur optymalizacyjnych. Dlatego wyznaczenie punktu startowego dla optymalizacji możliwie blisko minimum globalnego pozwoli na znaczne skrócenie czasu obliczeń. W pracy zaproponowano metodę polegającą na wykonywaniu analizy odwrotnej oddzielnie dla każdej próby plastometrycznej. W ramach tej analizy w każdym kroku symulacji minimalizowana jest funkcja celu względem jednej zmiennej, jaką jest stosunek rzeczywistego naprężenia uplastyczniającego do naprężenia wyznaczonego jako stosunek siły spęczania do powierzchni styku. Funkcją celu jest różnica między zmierzoną i obliczoną wartością siły w danym kroku. W wyniku analizy odwrotnej otrzymuje się w formie tabelarycznej zestaw wartości odkształcenia i naprężenia uplastyczniającego dla każdej próby. Aproksymacja tych danych liczbowych wybraną funkcją daje punkt startowy do końcowej analizy odwrotnej.