Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Effect of loading characteristics and specimen size in split Hopkinson pressure bar test on high-rate behavior of phyllite

Mishra Sunita, Khetwal Anuradha, Chakraborty Tanusree, Basu Dipanjan

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2022

|

Vol. 22, no. 4

art. no. e212, 2022

EN

Split Hopkinson pressure bar (SHPB) tests are performed on Himalayan phyllite rock with five different specimen sizes and with different gas gun pressures and striker bar lengths of the SHPB device. The high-strain-rate phyllite parameters investigated are the peak stress, strain at peak stress, dynamic increase factor (DIF), strain energy absorbed, and dynamic modulus. It is observed that the dimensions of the phyllite specimens and the SHPB loading characteristics (i.e., the gas gun pressure and striker bar length) have a strong impact on the phyllite response. Given that SHPB specimen dimensions are small compared to any field rock mechanics problem, the rate-dependent rock mass properties are also determined for each rock using Hoek–Brown criteria. Numerical simluations of the SHPB tests are performed using finite element (FE) analysis in conjunction with the strain rate-dependent Johnson–Holmquist (JH-2) constitutive model to calibrate the JH-2 model parameters for phyllite. The calibrated JH-2 model parameters are dependent on the phyllite specimen size and on the magnitudes of the gas gun pressure and striker bar length. The different calibrated parameters corresponding to different specimen sizes and different SHPB loading characteristics are used to perform FE analysis of a tunnel constructed in phyllite rock and subjected to a blast load. The FE results show that the tunnel responses can significantly differ with strain rate-dependent JH-2 model parameters with difference in the mean stress and vertical displacement at the crown of the tunnel in the phyllite rock as high as 126% and 250%, respectively.

2

Influence of Anisotropy on the Viscoplastic Properties of a Hot Rolled Ti6Al4V Titanium Alloy

Moćko W., Kostrzewski C., Brodecki A.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2018

|

Vol. 63, iss. 1

403--411

EN

In this work, the influence of strain rate on the anisotropy of the Ti6Al4V titanium alloy has been analyzed. Tensile tests of notched specimens were carried out in three loading orientations (0°, 45°, and 90°) with respect to the rolling direction, using the servo-hydraulic testing machine and Hopkinson bar. Investigation was supported by the digital image correlation analysis of strain distribution on the specimen surface and assessment of the fracture mechanism. The Ti6Al4V titanium alloy reveals a typical strain rate hardening behavior; however, strain rate sensitivity is independent of the loading orientation. Increases of the loading orientation results in material softening, observed as lowered yield stress, whereas plastic strain exponent and modulus remain unaffected. Fracture strain decreases with loading orientation at quasi-static and dynamic loading conditions.

3

Polypropylene tensile test under dynamic loading

Khlif M., Masmoudi N., Bradai Ch.

Journal of KONES

|

2014

|

Vol. 21, No. 1

131--138

EN

In this paper, a testing method is developed to determine the dynamic stress–strain responses of the polypropylene (PP) under high strain rate uniaxial tension conditions. The main objective of this study is to determine the dynamical behaviour of PP materials under transitory loading. To this effect, an experimental machine using a mixed technique of Hopkinson tension bar and a sensing block system is developed in order to study the dynamic tensile stress–strain behaviour of the low-strength and low mechanical impedance specimen. A pendulum pulse technique is employed in dynamic tension experiments to ensure that valid experimental conditions are satisfied. Results show that, compared with quasi-static behaviour, dynamic tension causes smaller failure strains. Among other, the experimental set-up, mechanical characteristic, dynamic tensile specimen, quasi-static tensile test: stress–strain curve for 0.8 s-1 strain rate, the incident and the transmitted waves recorded by the stain gauges located on the bar and the sensing block under a dynamic tensile test, the axial strain on the specimen versus time under a dynamic tensile test, the axial stress on the specimen versus time under a dynamic tensile test, dynamic tensile test: stress-strain curves of the PPC7712 polymer for various strain rates, the specimens after rupture quasi-static test and dynamic test are presented in the paper.

4

Properties of AW8S-V Polyester Composite under Various Loading Conditions

Moćko W., Szymczak T., Kowalewski Z. L.

Engineering Transactions

|

2013

|

Vol. 61, iss. 4

289–-300

EN

This article presents the results of an analysis of the mechanical properties of the AW8S-V polyester composite reinforced by a roving fabric under tensile loading. The stress-strain curves show an increase of the maximum stress and elastic modulus with increasing strain rate. By contrast, an increase of the temperature led to decrease of the maximum stress and elastic modulus. It is also shown that, failure mechanisms are dependent on the loading type. Shear cracks occurred in the specimens under quasi-static loading whereas composite layers damage was observed under dynamic loading. Temperature increase resulted to stronger fragmentation of the specimens.

5

Method for Determination of the Dynamic Elastic Modulus for Composite Materials

Massaq A., Rusinek A., Klósak M.

Engineering Transactions

|

2013

|

Vol. 61, iss. 4

301--315

EN

Majority of polymer matrix composite materials, a marked viscoelastic behavior and faculties of dissipation of energy, it thus proves necessary to know the viscoelastic properties, as the dynamic Young modulus. In this work, we will present a new experimental technique for determining the dynamic elastic modulus at high strain rates of polymer matrix composites materials by a statistical method demanding a large number of tests. This new technique is based on the split Hopkinson pressure bar. Further, we study the effect of strain rate on dynamic elastic modulus of a woven Polyamid 6 – glass fibre reinforced.

6

Strain rate effects on selected mechanical properties of glass-polyester laminates

Gieleta R., Gotowicki P., Popławski A.

Composites Theory and Practice

|

2013

|

R. 13, nr 2

122--127

EN

The study presents the results of experimental testing of a layered cross-ply [0/90]n E-glass/polyester composite in the range of the selected compression properties at high strain rates = 2300÷4600 s−1 and a quasi-static strain rate = 0.0067 s−1. The composite was manufactured using contact technology using Owens Corning CD-600 E-glass stitched fabric and Polimal 104 polyester resin. The circular cross-section specimens of three sizes 2.5, 5 and 7.5 mm in height and 15 mm in diameter were tested in the above described experiments. To determine the static properties, quasi static experimental tests were conducted using an Instron 8802 machine in the displacement control mode at a constant crosshead speed of 1, 2 and 3 mm/min respectively for the 2.5, 5.0 and 7.5 mm specimen types. The compression loading was monitored with a load cell Instron ±250 kN, whereas the axial strain with an Instron 2620-604 extensometer using additional fixing discs. The measuring base of the extensometer was equal to the specimen height. Identification included the stress-strain curve, strength, Young’s modulus and failure strain. For the high strain rates testing, a modified Split Hopkinson Pressure Bar test system was used, containing an LTT 500 Amplifier made by Tasler, Germany and an NI USB-6366 data acquisition device made by National Instruments, USA. The failure modes observed under high strain rate loading were similar to those observed under quasi static loading. The samples predominantly failed by shear fracture. Reduction of the specimen height implies an increase in the nonlinear effects in the initial part of the stress-strain diagrams (increasing strain at same stress), probably caused by the boundary effect. The main parts of the stress-strain plots are approximately linear, thus the linear elastic-brittle material model can be assumed. It was generally observed that the compressive strength and Young’s modulus along the thickness direction are higher at high strain rate loading compared to the results at quasi-static loading.

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań eksperymentalnych laminatu krzyżowego [0/90]n szkło-E/poliester w zakresie wyznaczenia właściwości mechanicznych podczas ściskania z prędkością = 2300÷4600 s-1 w badaniach dynamicznych oraz = 0,0067 s-1 w badaniach quasi-statycznych. Badany kompozyt wytworzono metodą kontaktową z użyciem tkaniny zszywanej Owens Corning CD-600 oraz żywicy poliestrowej Polimal 104. Do badań przyjęto trzy typy próbek walcowych o wysokości 2,5; 5 i 7,5 mm oraz średnicy 15 mm. W celu wyznaczenia właściwości mechanicznych statycznych przeprowadzono badania eksperymentalne z wykorzystaniem maszyny wytrzymałościowej Instron 8802 w trybie sterowania przemieszczeniem, z prędkością przemieszczenia 1, 2 and 3 mm/min, odpowiednio dla próbek typu 2,5, 5,0 i 7,5 mm. Obciążenie rejestrowano przy użyciu głowicy pomiarowej Instron ±250 kN. Pomiar odkształcenia realizowano z użyciem ekstensometru Instron 2620-604 z dodatkowym oprzyrządowaniem w postaci dysków. Baza pomiarowa ekstensometru była równa wysokości próbki. Badania identyfikacyjne obejmowały wyznaczenie zależności naprężenie-odkształcenie, wytrzymałości, modułu sprężystości oraz odkształceń niszczących. Badania przy dużej prędkości odkształceń przeprowadzono na stanowisku Zmodyfikowany Pręt Hopkinsona (SHPB - Split Hopkinson Pressure Bar), stosując wzmacniacz LTT 500 firmy Tasler, Niemcy oraz kartę pomiarową NI USB-6366 firmy National Instruments, USA. Zaobserwowano podobny mechanizm niszczenia próbek w badaniach quasi-statycznych oraz dynamicznych. Próbki niszczyły się przez ścinanie. Zmniejszenie wysokości próbki powoduje ujawnienie się efektów nieliniowych w początkowej części wykresów (zwiększenie odkształcenia przy tym samym naprężeniu). Jest to związane z efektem brzegowym. Środkowa część zależności naprężenie-odkształcenie jest w przybliżeniu liniowa, co odpowiada materiałowi liniowo-sprężysto-kruchemu. W wyniku badań zaobserwowano wzrost wytrzymałości na ściskanie oraz modułu sprężystości w kierunku prostopadłym do powierzchni warstwy laminatu wraz ze wzrostem prędkości odkształceń.

7

Effect of high strain rate on the dislocation structure of microalloved and if steels

Stefańska-Kądziela M., Majta J., Dymek S., Muszka K.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2007

|

Vol. 52, iss. 2

223-229

EN

The problem of quality and quantity evaluation of dislocation structure under very high strain rates was analyzed. The investigation was performed for two steels of common application: high strength microalloyed Nb(Y) steel and interstitial free (IF) steel. Investigation of microalloyed steel allowed the analysis of dislocation structure evolution in strengthened material (both via precipitations and solid solution). In such conditions, the dislocation movement is difficult and forming substructures are significantly different from those observed in IF steel. In present studies, for suitable evaluation of dislocation structure, an attempt of modification of existing relationships was made. Bergstr¨om’s proposition was utilized and relationships between dislocation cell size and mean dislocation density were determined. The axisymmetrical compression tests were performed with different strain rates at room temperature using static and dynamic testing machines and dropweight. The analysis of microstructure of deformed materials was also performed using transmission electron microscopy (TEM). The estimation of the effect of strain rate on microstructure evolution and, first of all, on dislocation cell structure, was made. It was observed that dislocation structure evolution depends on thermomechanical history of deformed material, strain and strain rate. On the basis of measurements and characteristics of dislocation structure and using B e r g s t r ¨o m’s model it is possible to determine the total dislocation density, taking into account basic process parameters including strain rate under dynamic loading conditions. Obtained results showed a good accuracy of established model to estimate dislocation density on the basis of dislocation cell size.

PL

W pracy podjęto problem oceny jakościowej i ilościowej struktury dyslokacyjnej powstałej w wyniku zastosowania bardzo dużych prędkości odkształcenia. Badania przeprowadzono dla dwóch szeroko stosowanych gatunków stali: mikrostopowej o podwyższonej wytrzymałości (Nb(Y)) oraz IF. Badanie stali mikrostopowej umożliwiło przeprowadzenie analizy rozwoju struktury dyslokacyjnej w materiale umocnionym wydzieleniowo oraz przez roztwór stały. W takich warunkach przemieszczanie się dyslokacji jest utrudnione, a tworzące się podstruktury różnią się znacząco od tych obserwowanych w stali IF. Dla właściwej oceny struktury dyslokacyjnej w obecnych badaniach podjęto próbę modyfikacji istniejących zależności. Wykorzystując propozycje Bergstr¨oma, wyznaczono związki pomiędzy wielkością komórek dyslokacyjnych a średnią wartością gęstości dyslokacji. Przeprowadzono testy osiowosymetrycznego spęczania z różnymi prędkościami odkształcenia, w temperaturze pokojowej przy użyciu statycznej i dynamicznej maszyny wytrzymałościowej oraz młota spadowego. Odkształcony materiał poddano badaniom mikrostruktury z wykorzystaniem mikroskopii elektronowej. Ocenie poddano wpływ prędkości odkształcenia na rozwój mikrostruktury, w tym przede wszystkim na strukturę komórkową. Zaobserwowano, że rozwój struktury dyslokacyjnej uzależniony jest od rodzaju odkształcanego materiału oraz wielkości i prędkosci odkształcenia. Na podstawie pomiarów i charakterystyki struktury dyslokacyjnej oraz wykorzystując wzór B e r g s t r ¨o m a można wyznaczyć całkowitą gśstość dyslokacji z uwzględnieniem podstawowych parametrów procesu, w tym z uwzględnieniem prędkości odkształcenia w dynamicznych warunkach obciążenia. Otrzymane wyniki wskazują na poprawność przyjętego modelu do oceny gęstości dyslokacji na podstawie pomiarów wielkości komórek dyslokacyjnych.

8

Wpływ dużych prędkości odkształcenia na właściwości mechaniczne i rozdrobnienie struktury w aluminium i miedzi

Leszczyńska B., Richert M.

Rudy i Metale Nieżelazne

|

2005

|

R. 50, nr 10-11

586-590

PL

Duża prędkość odkształcenia jest czynnikiem silnie aktywującym rozwój lokalizacji odkształcenia w pasmach ścinania, które przy dużych prędkościach odkształcenia mają cechy adiabatycznych pasm ścinania. W tego typu pasmach, profil rozkładu temperatury wykazuje silny pik wzrostu, nawet do kilkuset stopni. Lokalny wzrost temperatury w pasmach, w zależności od warunków odkształcenia, może prowadzić, do rozwoju rekrystalizacji dynamicznej lub postdynamicznej. Czynnikiem sprzyjającym rozwojowi procesów mięknięcia jest niska energia błędu ułożenia, umocnienie roztworowe lub dyspersyjne, ograniczające ruch dyslokacji. Porównanie miedzi i aluminium, ściskanych młotem spadowym z dużymi prędkościami odkształcenia (wzór), miało na celu sprawdzenie tezy, dotyczącej łatwości rozwoju procesów mięknięcia, w zależności od wielkości energii błędu ułożenia odkształcanego materiału. W artykule przedstawiono ewolucję mikrostruktury i własności aluminium Al99,5 oraz miedzi Cu99,99, ściskanych w zakresie odkształceń rzeczywistych varphi = 0,25/0,62 z prędkościami odkształcenia w zakresie:(wzór) . W obu materiałach stwierdzono występowanie struktury pasmowej. Zaobserwowano wzajemne przecinanie się pasm i mikropasm, prowadzące do podziału materiału na charakterystyczne bloki, o kształcie zukosowanych równoległoboków. Szczególną uwagę zwrócono na wymiary niektórych elementów mikrostruktury. Ustalono, że w miarę wzrostu odkształcenia zmniejsza się szerokość mikropasm. W miedzi, zmiany szerokości mikropasm, w zakresie odkształceń varphi = 0,27/0,38, wynosiły d = 55/320 nm. W aluminium mikropasma były znacznie szersze. W zakresie odkształceń varphi = 0,25/0,62, obserwowano mikropasma w przedziale wymiarowym d =75/900 nm. Stwierdzono występowanie dużej dezorientacji pomiędzy mikropasmami, a otaczającą osnową oraz pomiędzy utworzonymi komórkami i podziarnami. Zaobserwowano skutki działania procesów zdrowienia i poligonizacji, przejawiające się silniej w aluminium, w którym uzyskano szersze mikropasma. Przebieg umocnienia materiałów wykazywał ciągły wzrost. W przypadku aluminium mikrotwardość wzrosła od początkowej wartości 20 muHv(100) do około 45 muHv(100), a w przypadku miedzi od około 80 muHv(100) do 110 muHv(100).

EN

High strain rate is the factor strongly influences on the activity of strain localization in shear bands, which at the dynamic strain rates have features of the adiabatic shear bands. In this type of bands, the temperature profile along the shear band show high temperature rise, even to several hundred degrees. The local rise of the temperature in bands, in some cases, leads to the dynamic recrystallization or postdynamic recrystallization development. The factor facilitates structure softening processes are the Iow stacking fall energy, solution or dispersion hardening, limiting the movement of dislocations. The comparison of the copper and aluminium, compressed by using special laboratory hammer, with the high strain rates (formula), has the purpose to check the facility of the structure softening processes, depending on the value of stacking fall energy. In the work, the evolution of the microstructure and properties of aluminium Al99.5 and copper Cu99.99, compressed in the range of true strains varphi = 0.25 / 0.62, with the strain rate (formula) have been presented. In the both materials, the strong tendency to strain localization in bands and micro shear bands has been found. The intersection of bands, leading to the division of materials into the characteristic blocks with the chess board shapes has been observed. The special attention has been paid on the dimension of the microstructure elements. It has been stated that with the increase of deformation, the width of the microbands becomes lower. In the copper, the changes in the width of microbands, in the range of true strains varphi=0.27/0.38 placed from d = 55/320 nm. In the aluminium, the width of microbands was broader. In the range of strains varphi = 0.25/0.62, it changed d = 75/900 nm. It has been found large misorientation between the microbands and the surrounded material and also between the cells and subgrains. The effects of recovery and poligonization on the microstructure have been observed. The hardening of deformed materials shows the continuous increase. In the case of the aluminium the microhardness increases from the initial value about 20 muHv(100) to the 45 muHv(100), in the case of copper it increases from the 80 muHv(100) to about 110 muHv(100).