Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Application of Modified Ogden’s Model for Describing Features of Composites with Gas Phase

Osiński J., Rumianek P.

Machine Dynamics Research

|

2012

|

Vol. 36, No. 2

76-83

EN

In modem technology, more widely are used the composites with the gas phase - porous structures with pores closed, filled the gas. Can find here polymeric materials: EPP polyurethanes used in automobile bumpers, CELLASTO polyurethane in suspension systems. To the same group may also include gazars - composites reinforced by gas, and thus structure, in which the gas in the closed pores is subjected to initial pressure. Gazars are made as the structure of metal, usually copper, carbon dioxide or a mixture of gases. The aim of this work is to develop methods of describing the properties of such materials based on knowledge of: basic materials, technologies (gas pressure formed during foaming) using the theory of hyperplastic materials, in particular using Ogden’s model and its modifications. The resulting description can be used for the applicability of hyperelstic models, and therefore in the whole range of deformation of the polymer-based composites and elastic composites of metals (not included plasticity). Verification of the method is carried out through the execution of experimental EPP foam polyurethane derived from car bumpers, enabling a better understanding of materials and will be able to better modify structures, and thus, improve the mechanical properties.

2

Control of graded structure in gasars

Drenchev L., Sobczak J. J.

Prace Instytutu Odlewnictwa

|

2008

|

T. 48, z. 1

13-20

EN

Development of instruments for micro- and macrostructure design in functionally graded materials is a challenge for the modern industry. In this path, mathematical modeling and numerical simulation are extremely helpful techniques for design and investigations of functionally graded materials. The aim of this paper is to show the possibility for production of gasars with graded porous structure. This is done by means of comprehensive mathematical model of fered by the authors in a previous work. The way to control the structure by means of processing parameters is discussed on the basis numerical experiments related to copper/hydrogen system.

PL

Rozwój metod projektowania mikro- i projektowanie makrostruktury materiałów określanych mianem funkcjonalnych gradientowo stanowi wyzwanie dla nowoczesnego przemysłu. Modelowanie matematyczne i symulacja numeryczna są technikami niezmiernie pomocnymi w zakresie wyznaczania wytycznych technologicznych dla opracowania i przewidywania właściwości danej klasy materiałów. Celem danej pracy jest analiza możliwości wytwarzania nowego rodzaju materiałów - hipotetycznych gazarów - charakteryzujących się gradientową strukturą porowatą. Opierając się na wynikach poprzednich praca autorów, zaproponowano model matematyczny, umożliwiający sterowanie strukturą mediów porowatych o ukierunkowanej strukturze por. Poczynione założenia przedyskutowano na podstawie numerycznych eksperymentów dotyczących układu miedź - wodór. Stwierdzono, że podstawowymi parametrami technologicznymi procesu wytwarzania gazarów o strukturze gradientowej jest parcjalne ciśnienie gazu, wywierane na ciekły metal przed i w trakcie krzepnięcia. Zmiana ciśnienia prowadzi do zasadniczych zmian w ilości zarodków i por w odniesieniu do jednostki powierzchni. Uzyskiwana porowatość może się wahać w szerokim zakresie 0-40%, co pozwala na wytworzenie materiału o wysokim gradiencie właściwości.

3

Single pore tracing approach for theoretical description of ordered porosity structure formation

Drenchev L., Sobczak J., Malinov S.

Odlewnictwo - Nauka i Praktyka

|

2006

|

R. 8, nr 5-6

6-16

EN

A two-dimensional time dependent model for simultaneous growth of gas pore and solid phase from gas saturated melt was developed. This model was applied to structure formation of ordered porosity metal materials. Fabrication of copper porosity castings was simulated numerically. A procedure for calculating inter-pore spacing and pore radius for certain technological regime were discussed. It was proved that the structure of ordered porosity metal materials formed at steady-state conditions could consist of pores with different radii. This is observed in real ingots. This is the main distinction between normal eutectic structures and ordered porosity structure.

PL

Nową, mało zbadaną i perspektywiczną grupę metalowych materiałów wysokoporowatych stanowią kompozyty metalowe zbrojone gazem - gazary, ostatnio określane mianem "struktury typu lotus" - "lotus-like structures". U dotychczas istniejących podstaw teorii i praktyki gazarów leżą głównie prace Państwowej Akademii Metalurgicznej Ukrainy w Dniepropietrowsku (PAMUD), prowadzone od 1969 roku nad krzepnięciem układów typu metal wodór oraz prace grupy prof. H. Nakajimy z Osaka University w Japonii. Począwszy od 1996 roku również Instytut Odlewnictwa we współpracy z PAMUD (prof. L.Boyko), Instytutem Nauki o Metalach Bułgarskiej Akademii Nauk (prof. L. Drenchev) i Instytutem Transportu Samochodowego w Warszawie (dr A. Wojciechowski) prowadzi prace z zakresu teorii, praktyki i modelowania matematycznego gazarów. Od dwóch lat podjęto współpracę w tym zakresie z The Queen's University of Belfast ze Zjednoczonego Królestwa Wielkiej Brytanii (prof. S. Malinov i prof. Wei Sha). W artykule omówiono część wyników prac, prowadzonych nad modelowaniem kształtowania się struktury układów wysokoporowatych. Opracowano dwuwymiarowy, w funkcji czasu, matematyczny model jednoczesnego wzrostu pęcherza gazowego i fazy stałej z cieczy metalowej (wstępnie nasyconej gazem). Za pomocą modelu scharakteryzowano proces kształtowania się struktury w materiałach metalowych o uporządkowanej porowatości. Na przykładzie cylindrycznego porowatego wlewka miedziowego przeprowadzono właściwą symulację numeryczną. Przeanalizowano zaproponowany sposób obliczeń odległości pomiędzy pęcherzami a ich rozmiarami dla wybranych parametrów technologicznych. Wykazano, że w strukturze materiałów metalowych o uporządkowanej porowatości, tworzącej się w warunkach ustalonych (stacjonarnych), powinny występować pęcherze o zróżnicowanej średnicy. Sformułowana konstatacja znalazła swoje potwierdzenie w badaniach struktury wlewków doświadczalnych, a jej występowanie stanowi najistotniejszą różnicę pomiędzy strukturą eutektyki (obserwowaną w tradycyjnych procesach odlewniczych) - do której można odnieść rozpatrywany układ metal-gaz - a strukturą metalu o uporządkowanej porowatości (wytworzonego np. w drodze chłodzenia strefowego metalu nasyconego gazem).

4

Gazary - metalowe materiały kompozytowe zbrojone gazami

Sobczak J.

Biuletyn Instytutu Odlewnictwa

|

1999

|

R. 2, nr 1

3-18

PL

Publikacja poświęcona jest nowym komórkowym tworzywom, na bazie metali i stopów określanych mianem gazarów z ich odniesieniem do odlewniczych metalowych materiałów kompozytowych zbrojonych gazami. Unikalne właściwości gazarów powstałych w rezultacie realizacji potrzeb materiałowych dla przemysłu kosmicznego w krajach byłego Związku Radzieckiego, czynią z nich potencjalnie znakomity materiał dla przyszłych badań naukowych i aplikacji w nowych zastosowaniach inżynierii materiałowej. Proces wytwarzania jest stosunkowo prosty i ekonomicznie racjonalny. W większości przypadków koszty wytwarzania gazarów są mniejsze od kosztów pian metalowych, otrzymywanych metodami metalurgii proszków. Przedstawiono stan aktualny, charakterystyki strukturalne, właściwości, sposoby otrzymywania, obszary zastosowania i perspektywy rozwoju gazarów. Autor łączy w publikacji akcenty typowo popularne z analizą literaturową złożonego problemu ukierunkowanej reakcji gazowo-eutektycznej w warunkach wysokiego ciśnienia zewnętrznego. Zaprezentowano wyniki badań własnych nad próbami wytwarzania pian syntaktycznych, konkurencyjnych pod względem właściwości mechanicznych w stosunku do gazarów o podobnym poziomie gęstości. Stwierdzono, że właściwości pian syntaktycznych zdecydowanie zależą od metod wytwarzania. Infiltracja ciśnieniowa (squeeze infiltration) dla porównywalnych gęstości zapewniła ponad dziesięciokrotny wzrost modułu Younga w porównaniu z jego poziomem wyznaczonym na materiale otrzymanym infiltracją gazową (gas infiltration). Uogólnienie dotychczasowych dostępnych danych doprowadziło do sformułowania wniosku o możliwości otrzymywania struktur komórkowych (pian syntaktycznych) o poziomie właściwości mechanicznych porównywalnych z gazarami, uchodzącymi dotąd za struktury komórkowe o najwyższych właściwościach mechanicznych spośród wszystkich znanych tworzyw wysokoporowatych. Niektóre treści niniejszej publikacji stanowią część szerszej całości poświęconej metalowym strukturom komórkowym, przewidzianej do druku w 1999 roku, jako skryptowa pozycja wydawnicza Instytutu Odlewnictwa.

EN

The publication is devoted to a new family of the metals- and alloys-based cellular solids called gasars, with reference to the gas-reinforced cast metal matrix composite materials. The quite unique properties of gasars, developed in countries of the former Soviet Union as a result of intensive search after novel materials for the aerospace industry, make them potentially excellent material for the future research and applications in new fields of the materials engineering. The process of their fabrication is relatively simple and economically rational In most cases the cost of gasars fabrication is lower than the cost of making foamed metals fabricated by means of the metallurgy of powders. In this article the current state of art, the structural features, properties, means of production, fields of application and further prospects of the development of gasars have been discussed. In his approach the author combines some typically popular elements with and a review of the relevant literature describing the complex problem of a directional gas-eutectic reaction under the conditions of high external pressure. The results of own research and tests to make syntactic foams, highly competitive as regards their mechanical properties to gasars of a similar density, are presented. It has been observed that the properties of syntactic foams depend very definitely on the process of fabrication. For comparable values of density, the squeze infiltration ensures an almost tenfold increase in Young's modulus respective of its level measured on a material fabricated by gas infiltration. Due to a generalisation of the data available, a conclusion has finally been reached on the possibility of making cellular solids (syntactic foams) characterised by the mechanical properties comparable to those of gasars, which up to now have been considered the cellular structures of the highest those of gasars, which up to now have been considered the cellular structures of the highest mechanical properties among all of the so far known highly porous materials. Some fragments of this publication are included into a more comprehensive brochure on cellular metal solids to be published by Foundry Research Institute in 1999.