Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Inclined surface cracks in a graded half-plane subjected to frictional sliding contact

Arslan O.

Journal of Theoretical and Applied Mechanics

|

2018

|

Vol. 56 nr 4

915—925

EN

Fracture parameters of an inclined surface crack in a graded half-plane subjected to sliding frictional contact are investigated in this study. The problem is modelled via the finite element method (FEM) under the plane strain assumption employing a newly developed displacement boundary condition. The shear modulus of the half-plane is graded exponentially through the thickness direction by means of the homogeneous finite element approach. The augmented Lagrange algorithm is selected as an iterative contact solver. The mixed mode stress intensity factors (SIFs) which are induced by the contact stresses are evaluated utilizing the Displacement Correlation Technique (DCT). The accuracy of the present procedure is ensured comparing the SIF results to those calculated by an analytical method for vertical surface cracks. Additional SIF curves are generated as functions of the crack inclination in order to reveal the effects of non-homogeneity, punch location, crack length and friction coefficient. The prominent conclusion of this study indicates that the crack orientation has profound effects on the behavior of SIF curves, which has not been presented in any study published so far. Hence, consideration of crack inclination is proved essential to successfully predict fracture behavior of a graded medium under frictional contact.

2

Modelowanie wieloskalowe gradientowych kompozytów włóknistych

Hatłas M., Beluch W.

Zeszyty Naukowe Wyższej Szkoły Informatyki

|

2015

|

Vol. 14, Nr 1

5--13

PL

W pracy przedstawiono metodę modelowania wieloskalowego materiałów gradientowych na przykładzie kompozytu włóknistego o zmiennej średnicy włókna. Celem modelowania było wyznaczenie makroskopowych własności materiałowych określających zmiany w materiale gradientowym. Obliczenia wykonano w oparciu o analizę naprężeń z wykorzystaniem metody elementów skończonych (MES) oraz homogenizacji numerycznej.

EN

The paper presents a method for multiscale modelling of graded materials, on the example of fiber composite with varying fiber diameter. The aim of modelling was to determine the macroscopic material properties, which define changes in graded material. Calculations were based on stress analysis by means finite element method and numerical homogenization.

3

Sprężystoplastyczny kontakt toczny z materiałami gradientowymi

Myśliński A., Chudzikiewicz A.

Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Mechanika

|

2015

|

z. 267

19--24

PL

Praca poświęcona jest numerycznemu wyznaczeniu maksymalnego naprężenia na brzegu kontaktu w zagadnieniu kontaktu tocznego. Naprężenie to powoduje szybkie zużycie powierzchni znajdujących się w kontakcie. Chociaż zagadnienie kontaktowe najczęściej rozważane jest jako sprężyste uważa się, że przyczyny zużycia powierzchni kontaktowych powodowane są pojawiającymi się odkształceniami plastycznymi. Badania eksperymentalne oraz symulacje numeryczne wskazują, że pokrycie powierzchni w kontakcie warstwą materiału gradientowego może zredukować kontaktowe naprężenia mechaniczne i cieplne. W pracy zostanie rozważone zagadnienie kontaktu tocznego pomiędzy sprężysto plastycznym ciałem a sztywnym kołem przy założeniu, że jedna z powierzchni jest pokryta materiałem gradientowym, którego własności zmieniają się wraz z jego grubością. Zjawisko kontaktu obejmujące tarcie i przepływ ciepła generowanego przez tarcie jest opisane sprzężonym układem równań sprężysto-plastycznego oraz przewodnictwo cieplnego. Pół-gładka metoda Newtona jest wykorzystana jako metoda obliczeniowa. Rozkłady temperatury i naprężenia na brzegu kontaktu są wyznaczone i przedyskutowane.

EN

The determination of maximal contact stress generating the rolling contact fatigue is one of the main goals in modeling wheel-rail dynamics. This damaging process is linked to plasticity usually neglected in wheel-rail contact models. Numerous laboratory and numerical experiments indicate that the use of a coating graded material layer attached to the conventional steel body can reduce the magnitude of contact and/or thermal stresses. Therefore in this paper we solve numerically the wheel-rail contact problem assuming the existence of a small layer on the rail. The mechanical and thermal properties are changing with its depth. The contact problem includes friction, frictional heat generation as well as heat transfer across the contact surface and wear. This contact problem is governed by the coupled elastoplatic and heat conductive equations. Temperature and stress distributions on the contact boundary are provided and discussed.

4

Gradient bonded Nd-Fe-B magnets

Kaszuwara W., Michalski B., Leonowicz M., Bodnicki M., Ciupiński Ł., Jaroszewicz J.

Composites Theory and Practice

|

2013

|

R. 13, nr 3

174--178

EN

The concept of fabricating disc magnets for application in stepper motors has been presented. The disc magnets are composed of two elements, magnetized in the opposite direction, having a gradient structure. Such a structure produces a effect similar to the one in multi-pole magnetizing, which is difficult to implement, especially for small size magnets. The magnets were processed using Nd-Fe-B powder bonded by an epoxy resin. As a novelty in this concept, one can regard the application of centrifugal casting, directing the magnetic particles to the region of the active part of the magnet i.e. the part interacting with the magnetic core. In the applied solution, an elongated part having axial symmetry and a cross-section equal to that of the thus designed magnet. It was shown that by the application of resin of a carefully chosen viscosity, one can obtain various distributions of powder particles along the radius of the magnet. A more favorable structure of the composite magnet for this particular application was achieved using low viscosity resin, which enabled movement of the entire powder towards the active part and provided a 43% filling ratio. The studies showed that the flake-shaped powder used in the experiment, shows a tendency to form a morphological texture, i.e. the flakes tend to locate themselves perpendicular to the radius of the cast magnet. This method of fabricating disc magnets for stepper motors provides substantial savings, resulting from using a smaller proportion of Nd-Fe-B powder while maintaining a high filling ratio in the active part of the magnet.

PL

Przedstawiono koncepcję wytwarzania magnesów tarczowych do silników krokowych jako magnesów złożonych z dwóch, namagnesowanych przeciwnie, elementów o gradiencie struktury. Badana konstrukcja zapewnia taki efekt, jak magnesowanie wielobiegunowe, które jest trudne do przeprowadzenie, zwłaszcza dla magnesów o małych wymiarach. Otrzymano magnesy z proszku Nd-Fe-B wiązanego chemoutwardzalną żywicą epoksydową. Nowatorskim pomysłem było zastosowanie odlewania odśrodkowego, aby cząstki proszku znajdowały się jedynie w obszarze czynnym magnesu, tzn. w części współpracującej z magnetowodem. W zastosowanym procesie uzyskiwano podłużną, osiowosymetryczną kształtkę o takim przekroju, jak założony kształt magnesu. Magnesy otrzymywano, tnąc kształtkę prostopadle do jej osi. Wykazano, że dzięki zastosowaniu żywicy o odpowiednio dobranej gęstości można uzyskać różne rozmieszczenie cząstek proszku wzdłuż promienia magnesu. Korzystniejszą strukturę materiału, do opisanego zastosowania, uzyskano, stosując żywicę o małej lepkości. Pozwoliło to na przemieszczenie całego proszku magnetycznie twardego do części czynnej magnesu i uzyskanie współczynnika wypełnienia 43%. Z przeprowadzonych badań wynika również, że użyty proszek płatkowy posiada tendencję do tworzenia tekstury morfologicznej, tzn. płatki proszku dążą do ułożenia prostopadłego do promienia odlewanego magnesu. Opisana metoda wytwarzania tarczowych magnesów do silników krokowych pozwala na znaczące oszczędności, wynikające z mniejszego średniego udziału proszku Nd-Fe-B, przy zachowaniu wysokiego współczynnika wypełnienia w części czynnej magnesu.

5

AIII-BV(N) photodetectors with functionally graded active area

Wośko M., Paszkiewicz B., Piasecki T., Prażmowska J., Paszkiewicz R., Tłaczała M.

Optica Applicata

|

2007

|

Vol. 37, nr 1-2

161-165

EN

Functionally graded materials (FGM) find widespread for mechanical applications. Nowadays, they become more and more attractive in fabrication of electronic and optoelectronic devices. This is due to by their unique properties. FGM are potential candidates for high sensitive photonic devices which could operate in a wide spectral range (also for voltage tunable photodetectors). In this paper, the analysis of several photodetector constructions fabricated in FGM has been presented. The influence of AIII-BV(N) grading layers composition and configuration of the detector on its optical and electrical properties has been discussed. Also, a comparison between conventional non-graded and graded devices has been made. All simulations presented in the work are performed by the specialized software designed for modeling AIII-BV(N) graded structures. The software allow us to calculate both the parameters of FGM structure and device characteristics. During the simulation process it was noticed that the bandgap gradation in phototodetector active area improved its sensitivity up to 150% compared to classical, non-graded structures. Also, another effect such the wavelength sensitivity observed in these devices makes them very attractive for applications in which the high sensitive wavelength dependence is a key factor.

6

Materiały gradientowe: koncepcja, motywacja, realizacja

Woźniak C.

Zeszyty Naukowe. Mechanika / Politechnika Opolska

|

2005

|

z. 87

203-208

PL

Idea materiałów funkcjonalnie stopniowanych (FGM) odgrywa ważną rolę i stanowi nowy kierunek w projektowaniu i wykonywaniu elementów konstrukcyjnych. Są to elementy, które na poziomie mikroskopowym są wykonane z co najmniej dwóch składników, a więc na poziomie makroskopowym ich charakterystyki powoli zmieniają się w pewnym zamierzonym kierunku. Celem wykładu jest zarysowanie tej idei, omówienie argumentów uzasadniających stosowanie tych materiałów i zwrócenie uwagi na pewne różnice pomiędzy mechaniką kompozytów a mechaniką omawianych materiałów.

EN

The concept of functionally graded materials (FGM) plays an important role and constitutes a new trend in the design and realization of some structural elements. They are elements which on the microscopic level are made of two or more components so that on the macroscopic level their effective characteristics are slowly varying in a certain preferred direction. The aim of the lecture is to outline this concept, to discuss some motivations for using FGM and to underline some differences between composite mechanics and mechanics of FGM.