Preferencje help
Widoczny [Schowaj] Abstrakt
Liczba wyników

Znaleziono wyników: 14

Liczba wyników na stronie
first rewind previous Strona / 1 next fast forward last
Wyniki wyszukiwania
Wyszukiwano:
w słowach kluczowych:  cryogenic temperature
help Sortuj według:

help Ogranicz wyniki do:
first rewind previous Strona / 1 next fast forward last
EN
The aim of this work was to elaborate two-dimensional behavioral modeling method of thick-film resistors working in low-temperature conditions. The investigated resistors (made from 5 various resistive inks: 10 resistor coupons, each with 36 resistors with various dimensions), were measured automatically in a cryostat system. The low temperature was achieved in a nitrogen-helium continuous-flow cryostat. For nitrogen used as a freezing liquid the minimal temperature possible to achieve was equal to −195.85 °C (77.3 K). Mathematical model in the form of a multiplication of two polynomials was elaborated based on the above mentioned measurements. The first polynomial approximated temperature behavior of the normalized resistance, while the second one described the dependence of resistance on planar resistors dimensions. Special computational procedures for multidimensional approximation purpose were elaborated. It was shown that proper approximation polynomials and sufficiently exact methods of calculations ensure acceptable modeling errors.
EN
Mixed-mode thermal fracture of cracked AISI 304 austenitic stainless steel layers under severe thermal gradients of cryogenic and elevated temperatures is studied. Taking into account the variation of thermo-mechanical properties with temperature, the Jk-integral method, incorporating temperature-dependent material properties, is used to determine mixed-mode stress intensity factors from the results of finite element (FE) analysis. Effects of the convection heat transfer coefficient and the temperature of the contacting fluid on the mixed-mode fracture of the steel layers are investigated and it is shown that the mixed-mode stress intensity factors increase nonlinearly with these parameters. Results indicate that for accurate determination of crack tip fracture parameters when severe thermal gradients are present in the material, it is necessary to consider the variation of thermo-mechanical properties with temperature.
EN
The paper presents the special software for transient FE analysis of coupled electromagnetic-thermal problems in a squirrel cage submerged motor working at cryogenic temperature. A time-stepping finite element method and transients analysis of an induction motor has been applied. The non-linearity of the magnetic circuit, the movement of the rotor, skewed slots, and the influence of temperature on electric and thermal properties of the materials has been taken into account. Developed on the basis of presented algorithm a computer program used to analyze the phenomenon of current displacement in the rotor bars of high-voltage cage induction motor working in cryogenic conditions. The results of the simulations are presented.
EN
In this work, a macroscopic material model for simulation two distinct dissipative phenomena taking place in FCC metals and alloys at low temperatures: plasticity and phase transformation, is presented. Plastic yielding is the main phenomenon occurring when the yield stress is reached, resulting in nonlinear response of the material during loading. The phase transformation process leads to creation of two-phase continuum, where the parent phase coexists with the inclusions of secondary phase. An identification of the model parameters, based on uniaxial tension test at very low temperature, is also proposed.
PL
W artykule przedstawiono polowy algorytm analizy sprzężonych zjawisk elektromagnetycznych, cieplnych i mechanicznych w silniku indukcyjnym. W rozważaniach uwzględniono skos żłobków, nasycanie się ferromagnetyka oraz wpływ temperatury na właściwości elektryczne, cieplne i magnetyczne materiałów. Opracowany na jego podstawie program obliczeniowy wykorzystano do analizy zjawiska wypierania prądu w prętach uzwojenia klatkowego wysokonapięciowego silnika indukcyjnego pracującego w warunkach kriogenicznych. Przedstawiono wybrane rezultaty badań oraz wynikające z nich wnioski.
EN
The paper presents an algorithm for transient FE analysis of coupled electromagnetic-thermal phenomena in a squirrel cage submerged motor working at cryogenic temperature. The non-linearity of the magnetic circuit, the movement of the rotor, skewed slots, and the influence of temperature on electric and thermal properties of the materials has been taken into account. Developed on the basis of presented algorithm a computer program used to analyze the phenomenon of current displacement in the rotor bars of high-voltage cage induction motor working in cryogenic. The results of the simulations are presented.
PL
Stale austenityczne w ekstremalnie niskich temperaturach podlegają trzem zjawiskom dyssypatywnym: plastycznemu płynięciu, przemianie fazowej γ→α' oraz rozwojowi uszkodzeń. Przeprowadzone eksperymenty dowodzą, że pojawiające się inkluzje martenzytu powodują spowolnienie rozwoju uszkodzeń plastycznych w matrycy austenitycznej. W pracy przedstawiony został opis konstytutywny zachowania się stali austenitycznej, poddanej obciążeniu w temperaturze bliskiej zeru absolutnemu z uwzględnieniem sprzężenia pomiędzy zjawiskami dyssypatywnymi. Został także przedstawiony algorytm numeryczny, opracowany w celu wykonania symulacji jednoosiowego rozciągania.
EN
FCC metals and alloys undergo at low temperatures three distinct phenomena: dynamic strain ageing, plastic strain induced transformation from the parent phase (γ) to the secondary phase (α') and evolution of micro-damage. Experimental results indicate the correlation between decreasing damage rate and increasing martensite content. In the present paper the constitutive model of the behaviour of stainless steel applied at cryogenic temperature was described, where the three dissipative phenomena coexist. Also the numerical algorithm was worked out, and numerical simulation of uniaxial tension was performed.
EN
The aim of this study is development of numerical method for the prediction for crack propagation of stainless steel plate under cryogenic temperature. Stainless steel is one of the most functional materials at relatively wide temperature ranges. It has strong non-linearities on the mechanical properties under cryogenic temperature such as discontinuous hardening phenomenon induced by the phase transformation, among others. The nonlinear hardening affects significant change of material characteristics, i.e., strength, deformation and fracture phenomenon. This induces some difficulties on the precise evaluation of structural capacity of stainless steel based structures. In the present paper, the crack propagation characteristics of the stainless steel plate under cryogenic temperature have been simulated using a new numerical technique based on a newly proposed damage-coupled constitutive model and orient-purpose user subroutine applicable to commercial FEA code ABAQUS. The numerical results are compared with the experimental results of tensile test and crack propagation tests under cryogenic temperature.
PL
Celem pracy jest opracowanie numerycznej metody przewidywania propagacji pęknięć w blachach grubych ze stali nierdzewnej w temperaturach kriogenicznych. Stal nierdzewna jest jednym z najbardziej funkcjonalnych materiałów w szerokim zakresie temperatur. Charakteryzuje się mocną nieliniowością własności mechanicznych w temperaturach kriogenicznych, między innymi nieciągłym umocnieniem wywołanym przemianą fazową. Nieliniowe umocnienie wpływa znacząco na takie charakterystyki materiału jak wytrzymałość, odksztacalność i pękanie. Zjawisko to powoduje trudności w oszacowaniu możliwości konstrukcyjnych zastosowań stali nierdzewnych. W artykule przeprowadzono symulacje charakterystyk propagacji pęknięć w blachach grubych ze stali nierdzewnych w temperaturach kriogenicznych. Zastosowano w tym celu nową numeryczną technikę opartą o model konstytutywne sprzężony z pękaniem, wprowadzany jako procedura użytkownika do programu ABAQUS. Wyniki symulacji numerycznych porównano z doświadczalnymi próbami rozciągania w temperaturach kriogenicznych.
8
Content available remote Discontinuousp lasticity at extremely low temperatures
EN
Evolution of scientific instruments based on the principle of superconductivity generates ever increasing interest in development and mathematical description of materials suitable for extremely low temperatures. Fcc metals and alloys are frequently used in cryogenic applications, nearly down to the temperature of absolute zero, because of their excellent physical and mechanical properties including ductility. Many of these materials undergo at low temperatures three essentially different dissipative phenomena: discontinuous plastic flow (serrated yielding), plastic strain induced transformation from the parent phase ([gamma]) to the secondary phase ([alfa]') as well as evolution of micro-damage. All three phenomena lead to irreversible degradation of lattice and accelerate the process of material failure. Discontinuous yielding belongs to the class of dissipative phenomena often termed plastic flow instabilities. It is characteristic both of low and high stacking fault energy materials loaded beyond the yield point at very low temperatures. Serrated yielding represents oscillatory mode of deformation and reflects discontinuous (in terms of d[sigma]/d[epsilon]) nature of plastic flow. It occurs below threshold temperature (T[1] or T[0]) that represents transition from screw to edge dislocations mode. In the present paper a physically based constitutive model of discontinuous plastic flow is presented and its most important features when compared to classical plasticity are highlighted. T he results of low temperature experiments are illustrated and discussed.
PL
Ewolucja instrumentów naukowych wykorzystujących zjawisko nadprzewodnictwa wywołuje wzrastajace zainteresowanie rozwijaniem i opisem matematycznym materiałów zdolnych do pracy w ekstremalnie niskich temperaturach. Materiały i stopy o strukturze R SC są często stosowane w temperaturach kriogenicznych, sięgających niemal absolutnego zera, ze względu na ich doskonałe własności fizyczne i mechaniczne, a szczególnie zachowanie cech plastycznych. Wiele spośród nich podlega w niskich temperaturach trzem zasadniczo rożnym zjawiskom: nieciągłemu płynięciu plastycznemu, indukowanej odkształceniem plastycznym przemianie fazowej od struktury pierwotnej ([gamma]) do struktury wtórnej ([alfa]'), jak również ewolucji mikrouszkodzeń. Wszystkie trzy zjawiska prowadzą do nieodwracalnej degradacji sieci krystalicznej i znacznie przyspieszają proces zniszczenia materiału. Nieciągłe płynięcie plastyczne należy do takiej klasy zjawisk związanych z rozpraszaniem energii, która nosi nazwę niestateczności płynięcia plastycznego. Zjawisko to jest charakterystyczne zarówno dla materiałów o niskiej, jak i wysokiej energii błędu ułożenia, obciążanych powyżej granicy plastyczności w bardzo niskich temperaturach. Nieciągłe płynięcie plastyczne reprezentuje tzw. oscylacyjną formę deformacji i odzwierciedla nieciągłą (w sensie d[sigma]/d[epsilon]) naturę procesu odkształcenia plastycznego. O pisywane zjawisko występuje poniżej tzw. temperatury progowej (T[1] lub T[0]), która reprezentuje przejście od dyslokacji typu śrubowego do dyslokacji typu krawędziowego. W artykule zaprezentowano fizycznie uzasadniony model konstytutywny nieciągłego płynięcia plastycznego, a także jego najważniejsze cechy w zestawieniu z klasycznym opisem płynięcia plastycznego. Z ilustrowano również i przedyskutowano wyniki badań doświadczalnych przeprowadzonych w niskich temperaturach (4,2 K).
EN
FCC metals and alloys are frequently used in cryogenic applications, nearly down to the temperature of absolute zero, because of their excellent physical and mechanical properties, including ductility. These materials, often characterized by the Low Stacking Fault Energy (LSFE), undergo at low temperatures three distinct phenomena: Dynamic Strain Ageing (DSA), plastic strain induced transformation from the parent phase to the secondary phase _ and evolution of micro-damage. As all three phenomena lead to irreversible degradation of lattice and can accelerate the process of material failure, a combined constitutive description appears to be fundamental for the correct analysis of structures applied at very low temperatures. The constitutive model presented in the paper takes into account all the three phenomena as well as the relevant thermodynamic background.
PL
Materiały konstrukcyjne (metale lub ich stopy) o sieci krystalicznej regularnej ściennie centrowanej są często stosowane w temperaturach kriogenicznych (także w temperaturach bliskich absolutnego zera) z uwagi na bardzo dobre własności fizyczne i mechaniczne, a w szczególności wysoką plastyczność. Materiały te, charakteryzujące się z reguły niską energią błędu ułożenia, podlegają w niskich temperaturach trzem procesom: dynamicznemu starzeniu odkształceniowemu (które generuje nieciągłe płynięcie plastyczne), przemianie fazowej od struktury regularnej ściennie centrowanej do struktury regularnej przestrzennie centrowanej oraz ewolucji mikrouszkodzeń. Wszystkie te zjawiska prowadzą do nieodwracalnej degradacji sieci krystalicznej i szybszego zniszczenia materiału, dlatego budowa modelu konstytutywnego staje się nieodzownym elementem projektowania konstrukcji pracujących w temperaturach kriogenicznych. Model konstytutywny przedstawiony w artykule ujmuje wszystkie wyżej wymienione zjawiska, jak również termodynamikę procesów zacho- dzących w sieci krystalicznej w niskich temperaturach.
EN
Influence of the magnetic wedge material permeability on basic parameters of a squirrel cage motor was analysed. The study was based on the field-circuit model of asynchronous machine. The algorithm for solving the equations of the model was discussed. In the analysis the nonlinearity of the magnetic circuit and skewed slots of the rotor have been taken into account. A four-pole, three-phase, 5500 V, 50 Hz, 875 kW induction motor has been considered. The electromagnetic torque and phase current time curves have been calculated. Selected results of simulation tests were shown.
PL
W pracy przedstawiono wpływ przenikalności magnetycznej klina na podstawowe charakterystyki wysokonapięciowego silnika indukcyjnego klatkowego. Rozważania przeprowadzono w oparciu o polowo-obwodowy model zjawisk. Omówiono algorytm rozwiązywania równań tego modelu. Przy analizie wybranych stanów pracy silnika uwzględniono nieliniowość obwodu magnetycznego oraz skos żłobków wirnika (model wielowarstwowy). Analizie poddano 4-biegunowy, 3-fazowy silnik o następujących parametrach U(N) = 5500 V, ∫N = 50 Hz, P(N) = 875 kW. Wyznaczono przebiegi momentu elektromagnetycznego i prądów fazowych. Przedstawiono wybrane wyniki badań symulacyjnych.
EN
This article presents measurement results of static properties of selected soft magnetic materials at the boiling temperature of liquid nitrogen. Obtained values have been compared to parameters of materials at the room temperature. An influence of the low temperature on the shape of initial magnetization curve and magnetic hysteresis loop form hes been examined. Also the change of permeability, remanence and coercivity has been presented.
12
Content available remote Wpływ ciekłych gazów na izolację cewek silnika WN
PL
Przedstawiono wyniki badań technoklimatycznych i elektrycznych materiałów izolacyjnych zastosowanych do konstrukcji cewek silnika pracującego w środowisku ciekłego gazu naturalnego LNG. Ze względu na środki bezpieczeństwa wybrane materiały izolacyjne, zamiast w atmosferze ciekłego gazu naturalnego, umieszczane były w dwóch środowiskach: ciekłego azotu LN2 - badanie narażeń termicznych oraz gazu LPG - badanie wpływu składu chemicznego. Przeprowadzone badania wykazały, że pod wpływem różnych współczynników rozszerzalności cieplnej poszczególnych warstw następuje rozwarstwianie się materiałów izolacyjnych Ergofol NKN i NEN dwustronny FpPuPpa. Rozwarstwienie zauważono również w przypadku materiałów Epoksterm 5, Reniikaflex, Conductofol po umieszczeniu ich w LPG. Zmiany te nie powodują zmniejszenia wytrzymałości elektrycznej na przebicie, jednak zmniejszają wytrzymałość mechaniczną materiałów. Ze względu na słabą adhezję niewskazane jest również stosowanie folii poliestrowej jako izolacji drutów nawojowych. Izolacja przewodów nawojowych stosowanych w urządzeniach pracujących w temperaturach kriogenicznych powinna być trwale zespolona z przewodem, w celu uniknięcia możliwości ich wzajemnego przemieszczania się.
EN
The paper presents the results of techno-climatic and electric research of the chosen insulating materials (Table 1) and of coils applied for a motor designed to work in LNG environment. Due to high work safety restrictions, the tests were taken in liquid nitrogen environment (instead of in LNG) which ensures cryogenic temperature, and concurrently in LPG environment, which has similar chemical composition to LNG (as far as the presence of compounds and not their percentage is concerned). The examined materials and coils underwent fixed thermal stress cycles. The run of one thermal stress cycle is presented in Figure 1. The samples were visually tested and the condition of their structure was photographically registered. The structure tests were registered prior to thermal stress cycles and following a certain number of tests. For the sake of insignificant changes in the examined structures after following stress cycles, photographic registration was done before and then after 1st, 10th, 20th, 60th, and 120th thermal stress cycle. No mechanical changes were noticed for most tested materials. The samples did not split, crack or chip; the thermal stress cycles, however, resulted in the change of the color of the insulation. This does not result from the change of their parameters but from multiple change of their environment: liquid nitrogen and air. Additionally, the placing of the samples in temperature of 393 K causes the resin to displace and the partially melted resin to accumulate locally. This phenomenon is particularly visible in Ergofol EW-2 and Ergofol W-2 samples (Fig. 2). Ergofol W-2/E and Ergofol W-2 samples are made from identical materials but they have different resins. In case of the former - epoxy-, while in the later one - polyurethane resin was used. In Ergofol W-2/E sample accumulation effect is unnoticeable, while in Ergofol W-2 - it is significant. It suggests that the selection of suitable resin for the insulating materials is very important. Unfortunately for Ergofol NKN and double sided NEN FpPuPpa materials, subsequent cycles resulted in unfavorable changes of their structure (Fig. 3). Following the 20th temperature stress cycle, the delamination of the laminations is visible, and air bubbles appear, decreasing the mechanical properties of these samples (Fig. 3d). Both Ergofol NKN and double sided NEN FpPuPpa contain Nomex polyamide paper which, following a subsequent number of cycles, undergoes further separation from the other layers in the tested samples. The changes presented did not cause the decrease of electrical strength of the insulating systems working in liquefied gasses but it can influence the mechanical strength significantly. During the test in LPG environment in Epoksterm 5, Remikaflex and Conductofol samples already after 1st cycle, delamination of subsequent layers of the tested materials structure is visible (Fig. 4). Tests in LPG point to the fact that each insulation utilizing epoxy resin will delaminate, if it had not been properly cured. Also, the fragments of coils with two different insulating structures were tested: 1) winding wire with polyester foil insulation, 2) winding wire with polyamide-imide resin (Thermex 200G2 1Daglas). The tests of cured fragments of coils shows that polyester foil is characterized by weak adhesion to copper bar and the next insulating layer (glass fiber braid) what causes its displacing within the coil (Fig. 6). In case of coil No. 2 (with enamel polyamide-imide resin insulation) this phenomenon is not visible (Fig. 7). Within the frame of electrical strength tests, each of the tested insulation samples underwent break-down strength tests, which consisted of a 10 kV voltage being applied to a single insulation layer in blade-plate system of reversed blade polarity. The electrical strength of the tested insulating materials following thermal stress cycles did not drop (resistivities of the examined samples exceed 10(12) [omega]). When the fragment of coil No. 1 is concerned, immersing winding in LN2 causes drop of circuit resistance that is probably caused by displacement of winding wire. In case of coil No. 2 the decrease of resistance is not observed.
PL
W pracy przedstawiono koncepcję procesu i efekt oddziaływania wiązki lasera na powierzchnię stopów aluminium o temperaturze kriogenicznej. Uzyskano wyraźną zmianę mikrostruktury stopów AlSi10Cu2Mg1Ni1 i AlSi13Mg1CuNi w obszarze oddziaływania wiązki lasera oraz gwałtownego chłodzenia. W rezultacie ukształtowano warstwę wierzchnią stopów aluminium o twardości kilkakrotnie wyższej od ich twardości konwencjonalnej. Stwierdzono, iż głębokość przetopionej warstwy przy ciągłej 1,2 kW mocy lasera CO2 i stałej średnicy wiązki maleje wraz ze wzrostem prędkości przesuwu obrabianego elementu względem nieruchomego laserowego źródła ciepła.
EN
The method and equipment for laser treatment of the aluminium alloys at the cryogenic temperature have been proposed. The influence of laser beam on the surface layer of the aluminium alloys at cryogenic temperature is observed. Significant changes in microstructures of AlSi10Cu2Mg1Ni1 and AlSi13Mg1CuNi alloys in the laser treated zone were obtained. The surface layers of the hardness 211+280 HV0,05, several times higher than after conventional heat treatment of the aluminium alloys, were created. It was found, that the depth of the remelted layer for the laser CO2 with a power of 1,2 kW and the stable laser beam diameter decreased together with increase of the motion velocity of the treated element relative to the immovable laser beam.
PL
Wyniki badań procesów tarcia w warunkach próżni, temperatur kriogenicznych i wysokich naprężeń dociskających, jakie mogą występować na przykład w reaktorach termonuklearnych, wykazały, że dobrymi właściwościami ślizgowymi winny charakteryzować się powierzchnie pary ciernej pokryte powłoką z materiałów zawierającymi policzterofluoroetylen (PTFE). Powłoka taka zapewnia w wymienionych warunkach wymaganą wartość współczynnika tarcia (mi < 0,3), redukcję drgań i ciepła tarcia. Wytworzenie na powierzchni elementó w węzłów ciernych kompozytowej powłoki na osnowie żywicy fenolowej zbrojnej tkaniną z włókna szklanego i przędzy PTFE pozwoliło na połączenie wysokich właściwości antyadhezyjnych włókien PTFE z dobrymi własnościami mechanicznymi włókien szklanych. Celem przeprowadzonych eksperymentów była próba opracowania metodyki badań i określenie właściwości tribologicznych węzłów ciernych pokrytych kompozytową powłoką zawierającą PTFE we współpracy ze stalą nierdzewną AISI 316LN w warunkach nacisków powierzchniowych do 100 MPa, temperatur kriogenicznych 77K i próżni do 10 do -4 potęgi MPa.
EN
The magnet system of a typical fusion reactor contains interfaces between coils and structure where relative sliding motion occurs during operation. In order to make this sliding possible, low friction surfaces have been developed. The goal was to select interfacial materials to provide friction coefficients less than 0.3, which remain at this level during the maschine lifetime. This material must withstand cycling motion under pressures up to 100 MPa, at 77 K, and in a vacuum of 10 to the -4 Pa. In the described work, experiments were conducted to determine the friction coefficient and the wear of several low friction materials. The test rig consists of a cryogenic sample holder enclosed in vacuum chamber installed into a servo-hydraulic test machine. The friction coefficients have been measured cycling the samples (1960 square mm) for about 20 000 cycles at normal pressure up to 100 MPa, sliding speed of 0.1 m/min, at 77K, and under vacuum of 10 to the -4 Pa. The Fiberslip B40 (woven multifilament of PTFE and glass) was selected as the best candidate material. It exhibited a friction coefficient of approximetly 0,22.
first rewind previous Strona / 1 next fast forward last
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.