Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

The use of a rotary impact testing machine in tests of materials under dynamic strain conditions

Hyc-Dadak Katarzyna, Pawlicki Jacek

Biuletyn Instytutu Spawalnictwa w Gliwicach

|

2023

|

Vol. 67, No. 3

44--50

EN

The article presents characteristics of an upgraded rotary impact testing machine featuring a new measurement system based on strain gauges and enabling the recording of short signals. A dedicated test rig enabled the performance of dynamic tensile and bend tests within a linear velocity of a forcing element (striker/claw) restricted within the range of 5 m/s to 40 m/s. Tests involved TRIP and DP steels as well as alloys of non-ferrous metals PA4 and AZ31. Dynamic tensile tests were performed in relation to a striker linear velocity of 5 m/s, 15 m/s and 30 m/s. The results obtained in the above-named tests were compared with those obtained in static tensile tests. The dynamic tensile tests and structural examinations made it possible to identify correlations between strain rates, mechanical properties of the materials and the morphology of fractures. The testing methodology discussed in the article could constitute an effective tool enabling the assessment of properties of structural materials under dynamic strain conditions. The research-related test results could be used when designing the structure of energy-consuming elements of vehicles and load-bearing elements of aircraft exposed to dynamic loads.

PL

W artykule przedstawiono charakterystykę zmodernizowanego młota rotacyjnego wyposażonego nowy system pomiarowy, oparty na czujnikach tensometrycznych, umożliwiający rejestrację krótkotrwałych sygnałów. Stanowisko umożliwia przeprowadzenie prób dynamicznego rozciągania i zginania w zakresie prędkości liniowej elementu wymuszającego od 5 do 40 m/s. Badania przeprowadzono dla wybranej grupy materiałów metalicznych stali TRIP i DP oraz stopów metali nieżelaznych PA4 i AZ31. Próby dynamicznego rozciągania wykonano dla prędkości liniowej bijaka: 5, 15 i 30 m/s. Otrzymane wyniki porównano z uzyskanymi w warunkach statycznej próby rozciągania. Przeprowadzone próby dynamicznego rozciągania oraz badania strukturalne pozwoliły na określenie zależności pomiędzy prędkością odkształcenia a własnościami wytrzymałościowymi materiałów oraz morfologią przełomów. Zaproponowana metodyka badań materiałów może stanowić efektywne narzędzie do oceny właściwości materiałów konstrukcyjnych w warunkach dynamicznego przebiegu odkształcenia. W praktyce wyniki badań mogą być stosowane do projektowania konstrukcji elementów energochłonnych pojazdów i elementów nośnych statków powietrznych, poddanych dynamicznym obciążeniom.

2

Changes in Mechanical Properties of Ultrahigh Strength Nanostructured Steel Resulting from Repeated High Strain Rate Deformation

Marcisz Jarosław, Garbarz Bogdan, Janiszewski Jacek

Problemy Mechatroniki : uzbrojenie, lotnictwo, inżynieria bezpieczeństwa

|

2019

|

Vol. 10, Nr 1 (35)

99--120

EN

The paper contains results of investigation of nanostructured bainitic steel subjected to repeated high-strain-rate deformations using split Hopkinson pressure bar method and uniaxial compression of cylindrical specimens in Gleeble simulator. Steel of chemical composition Fe-0.58%C-1.80%Si-1.95%Mn-1.3Cr-0.7Mo (weight %), after isothermal heat treatment at 210°C, is characterized by following mechanical properties determined at static tensile test: yield strength YS0.2 = 1.3 GPa; ultimate tensile strength UTS = 2.05 GPa; total elongation E = 12%, hardness 610 HV and Charpy-V impact toughness 24 J at +20℃ and 14 J at -40℃. Stress-strain curves obtained for pre-stressed material before the next dynamic compression and after repeated compressions were analysed. Microstructure of the deformed specimens in areas of the dynamic impact was investigated. The effects of the dynamic repeated impact on changes in characteristics of the investigated material, in that on strain hardening mechanism, were established. Critical strains of 5.3% at strain rate 910 s-1 and about 10% at strain rate 50 s-1 for the nanostructured bainite were determined. Exceeding the critical strain under uniaxial repeated high-strain-rate compression, resulted in decreasing of ability of the steel for further plastic deformation and strain hardening.

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań nanostrukturalnej stali bainitycznej poddanej wielokrotnym odkształceniom dynamicznym z zastosowaniem metody pręta Hopkinsona oraz próby ściskania jednoosiowego próbki walcowej w symulatorze Gleeble. Stal o składzie chemicznym Fe-0,58%C-1,80%Si-1,95%Mn1,3Cr-0,7Mo (% masowe) po wygrzewaniu izotermicznym w temperaturze 210°C charakteryzują następujące właściwości mechaniczne wyznaczone w statycznej próbie rozciągania: Rp0,2 = 1,3 GPa; Rm = 2,05 GPa; wydłużenie całkowite A = 12%, twardość 610 HV oraz udarność KV+20℃ = 24 J i KV-40℃ = 14 J. Analizie poddano krzywe naprężenie-odkształcenie uzyskane dla materiału wstępnie odkształconego przed kolejnym ściskaniem dynamicznym oraz po ściskaniu wielokrotnym. Próbki po odkształceniu poddano badaniom mikrostruktury w obszarach oddziaływania dynamicznego. Określono wpływ dynamicznych obciążeń wielokrotnych na zmiany charakterystyk badanego materiału, m.in. na mechanizm umocnienia odkształceniowego. Wyznaczono odkształcenie krytyczne dla stali nanostrukturalnej zależne od prędkości odkształcenia wynoszące 5,3% (910 s-1) oraz ok. 10% (50 s-1). Przekroczenie odkształcenia krytycznego w warunkach powtórnego jednoosiowego ściskania dynamicznego, skutkuje spadkiem zdolności stali do odkształcenia plastycznego i umocnienia odkształceniowego.

3

Correlation of mechanical properties and resistance to perforation of armour elements made of nanostructured bainitic steel

Marcisz Jarosław, Garbarz Bogdan, Walnik Bartłomiej

Journal of Metallic Materials

|

2019

|

Vol. 71, no. 2

14--22

EN

The aim of the paper is to determine the correlation between mechanical properties determined in quasi-static tensile tests and dynamic compression tests, and resistance to perforation and cracking in firing tests of nanostructured bainitic steel sheets. The relationship between mechanical characteristics and ballistic resistance makes it possible to specify and optimise the production parameters of steel elements for armour and shields providing ballistic protection. As a result of the tests, the level of mechanical parameters and the type of microstructure, as well as the minimum thickness of the nanostructured bainitic steel sheet, ensuring compliance with the requirements of level 2 ballistic protection according to Stanag 4569, were determined.

PL

Przedmiotem artykułu jest ustalanie korelacji pomiędzy właściwościami mechanicznymi wyznaczonymi w quasistatycznych testach rozciągania i dynamicznych testach ściskania a odpornością na przebicie i na pękanie w testach ostrzałem blach ze stali nanostrukturalnej bainitycznej. Zależności pomiędzy charakterystykami mechanicznymi a wskaźnikami odporności balistycznej umożliwiają uściślenie i zoptymalizowanie parametrów wytwarzania elementów stalowych do zastosowań na pancerze i osłony przed ostrzałem. W wyniku badań ustalono poziom parametrów mechanicznych i rodzaj mikrostruktury oraz minimalną grubość blachy ze stali nanostrukturalnej bainitycznej, zapewniające spełnienie wymagań poziomu ochrony balistycznej 2 wg Stanag 4569.

4

Effect of plastic deformation rate at room temperature on structure and mechanical properties of high-Mn austenitic Mn-Al-Si 25-3-3 type steel

Borek W., Lis M., Gołombek K., Sakiewicz P., Piotrowski K.

Archives of Materials Science and Engineering

|

2019

|

Vol. 96, nr 1

22--31

EN

Purpose: The aim of the paper is to determine influence of plastic deformation rate at room temperature on structure and mechanical properties of high-Mn austenitic Mn-Al-Si 25-3-3 type steel tested at room temperature. Design/methodology/approach: Mechanical properties of tested steel was determined using Zwick Z100 static testing machine for testing with the deformation speed equal 0.008 s-1, and RSO rotary hammer for testing with deformation speeds of 250, 500 and 1000s-1. The microstructure evolution samples tested in static and dynamic conditions was determined in metallographic investigations using light microscopy as well as X-ray diffraction. Findings: Based on X-ray phase analysis results, together with observation using metallographic microscope, it was concluded, that the investigated high-Mn X13MnAlSiNbTi25-3-3 steel demonstrates austenitic structure with numerous mechanical twins, what agrees with TWIP effect. It was demonstrated, that raise of plastic deformation rate produces higher tensile strength UTS and higher conventional yield point YS0.2. The UTS strength values for deformation rate 250, 500 and 1000 s-1 grew by: 35, 24 and 31%, appropriately, whereas in case of YS0.2 these were: 7, 74 and 130%, accordingly, in respect to the results for the investigated steel deformed under static conditions, where UTS and YS0.2 values are 1050 MPa and 700 MPa. Opposite tendency was observed for experimentally measured uniform and total relative elongation. Homogeneous austenitic structure was confirmed by X-ray diffractometer tests. Research limitations/implications: To fully describe influence of strain rates on structure and mechanical properties, further investigations specially with using transmission electron microscope are required. Practical implications: Knowledge about obtained microstructures and mechanical properties results of tested X13MnAlSiNbTi25-3-3 steel under static and dynamic conditions can be useful for the appropriate use of this type of engineering material in machines and equipment susceptible to static or dynamic loads. Originality/value: The influence of plastic deformation at room temperature under static and dynamic conditions of new-developed high-manganese austenitic X13MnAlSiNbTi25-3-3 steels were investigated.

5

Odkształcanie dynamiczne elementów z wysokowytrzymałych stali wielofazowych dla motoryzacji

Grajcar A.

Stal, Metale & Nowe Technologie

|

2015

|

nr 5-6

80--84

PL

Projektowanie samochodu musi uwzględniać zarówno aspekty materiałowe, jak i nowoczesne rozwiązania konstrukcyjne zorientowane na poprawę bezpieczeństwa biernego samochodów. Wymaga to licznych testów własności mechanicznych i technologicznych przeprowadzanych przy różnej szybkości odkształcenia. Dobór materiału i postaci geometrycznej elementów konstrukcyjnych w strefie przedniej i bocznej decyduje o energochłonności pojazdu w przypadku kolizji. Zastosowanie wysokowytrzymałych stali AHSS na elementy struktury nośnej pozwala na jednoczesną redukcję masy samochodu, a także na zwiększenie bezpieczeństwa biernego.

EN

The design of a car must take into account both material aspects and modern constructional designs associated with the improvement of the car’s passive safety. It requires numerous tests of mechanical and technological properties performed at different strain rates. The selection of a material and geometrical shapes of constructional elements in frontal and side zones of a vehicle affects its crashworthiness during crash events. The application of high-strength AHSS steels for a car structure elements enables both to reduce a car’s weight and to improve the passive safety

6

Plastyczność wybranych materiałów metalicznych w warunkach dynamicznego odkształcania

Pawlicki J., Rodak K., Płachta A.

Zeszyty Naukowe. Transport / Politechnika Śląska

|

2014

|

z. 83

173--182

PL

W artykule przedstawiono charakterystykę zmodernizowanego młota rotacyjnego oraz nowego, opartego na czujnikach tensometrycznych, systemu rejestracji danych pomiarowych, który pozwolił na poprawę jakości uzyskiwanych wyników pomiarów. Na stanowisku możliwa jest realizacja prób dynamicznego rozciągania i udarowego zginania w zakresie prędkości liniowej elementu wymuszającego od 5 m/s do 40 m/s. Wstępne badania dynamicznego odkształcania przeprowadzono dla wybranej grupy materiałów metalicznych. Badania strukturalne oraz identyfikacja przełomów pozwoliły na określenie korelacji „prędkość odkształcenia – odkształcenie  struktura”.

EN

Characteristics of a modernized flywheel machine has been presented in the paper. The laboratory stand enables to perform dynamic tensile tests and impact bending with a linear velocity of the enforcing element in the range of 5÷40 m/s. A new data acquisition system, based on the tensometric sensors, allows for significant qualitative improvement of registered signals. Some preliminary dynamic forming tests were performed for the selected group of metallic materials. Subsequent microstructural examinations and identification of the fracture type enabled to describe a correlation between strain rate, strain and microstructure.

7

Porównanie mikrostruktury i właściwości mechanicznych żeliwa sferoidalnego ausferrytycznego oraz stali poddanych dynamicznej deformacji w teście Taylora

Myszka D., Cybula T.

Prace Instytutu Odlewnictwa

|

2013

|

T. 53, z. 3

73--82

PL

W artykule podjęto próbę porównania odporności na dynamiczne obciążenia żeliwa sferoidalnego ausferrytycznego i stali S215. Próbki poddano badaniom z zastosowaniem metodyki testu Taylora przy różnych prędkościach odkształcenia, w celu określenia charakterystycznych cech materiałowych (rys. 1). Stwierdzono znaczny wzrost twardości w obszarach silnie zdeformowanych oraz zmiany w mikrostrukturze wskazujące na umocnienie materiału. Określono, iż badane właściwości są porównywalne w stali i w żeliwie po obróbce cieplnej na podstawie oceny dynamicznej granicy plastyczności oraz współczynnika umocnienia. Wyniki badań obu materiałów mogą służyć do oceny ich przydatności do produkcji części urządzeń eksploatowanych w ekstremalnych warunkach obciążenia.

EN

The article attempts to compare the resistance of austempered ductile cast iron and S215 steel to dynamic loads. The samples were subject to research using the Taylor test methodology at different speeds of deformation, in order to determine the characteristics of the material (Fig. 1). There was a significant increase in hardness in the highly deformed areas, and changes in the microstructure indicating the strengthening of the material. It was determined that the studied properties are comparable in steel and in iron after heat treatment on the basis of assessment of dynamic yield limit and the strengthening coefficient. The results of both materials may be used to assess their suitability for the production of equipment operating under extreme load conditions.

8

Technologiczna plastyczność metali w warunkach dużych prędkości odkształcenia

Pawlicki J.

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2009

|

Vol. 76, nr 8

644-646

PL

W pracy przedstawiono charakterystykę zmodernizowanego młota rotacyjnego oraz nowego, opartego na czujnikach tensometrycznych, systemu rejestracji danych pomiarowych, który pozwolił na poprawę jakości uzyskiwanych wyników pomiarów. Na stanowisku możliwa jest realizacja prób dynamicznego rozciągania i udarowego zginania w zakresie prędkości liniowej elementu wymuszającego od 5÷50 m/s. Wstępne badania dynamicznego odkształcania przeprowadzono dla wybranej grupy materiałów metalicznych. Przeprowadzone badania strukturalne oraz identyfikacja przełomów, pozwoliły na określenie korelacji „prędkość odkształcenia – odkształcenie – struktura”.

EN

Characteristics of a modernized flywheel machine has been presented in the paper. The laboratory stand enables to perform dynamic tensile tests and impact bending with a linear velocity of the enforcing element in the range of 5÷50 m/s. A new data acquisition system, based on the tensometric sensors, allows for significant qualitative improvement of registered signals. Some preliminary dynamic forming tests were performed for the selected group of metallic materials. Subsequent microstructural examinations and identification of the fracture type enabled to describe a correlation between strain rate, strain and microstructure.

9

Symulacja dynamicznego odkształcania konstrukcji kompozytowych o własnościach lepkosprężystych

Osiński J., Żach P.

Systems : journal of transdisciplinary systems science

|

2002

|

Vol. 7, No. 1 sp.

403-411

PL

Projektowanie konstrukcji energochłonnych: pojazdów, maszyn roboczych, samolotów, itp. wymaga wykonania szczegółowych analiz. Wykonanie obliczeń uwzględniających rzeczywiste zjawiska zachodzące podczas zderzenia jest szczególnie trudne ze względu na złożony nieliniowy charakter procesu. W niniejszym referacie zostanie przedstawiona metoda symulacji zderzeń przy zastosowaniu Metody Elementów Skończonych.

EN

Design energy-consuming construction: cars, machines, airplane, e.c. require to do details analyses. It's very difficult to do calculation with take to account real effect, because process have non-linear character. In this paper we present a crash simulation method with FEM.

10

Metody badania odkształceń dynamicznych konstrukcji mechanicznych (ODS)

Kromulski J.

Journal of Research and Applications in Agricultural Engineering

|

2001

|

Vol. 46, nr 3

11-15

PL

Przedstawiono trzy metody badania odkształceń dynamicznych konstrukcji (ODS). Pierwsza z nich pozwala na wyznaczenie ODS z bezpośredniego pomiaru funkcji transmitancji widmowej w warunkach eksploatacyjnych. Druga bazuje na obliczeniu ODS, na podstawie znajomości modelu modalnego układu i sił wymuszających. Trzecia z metod oparta jest na analizie rozkładu na wartości szczególne wzajemnego widma mocy odpowiedzi układu. Zamieszczono przykłady identyfikacji eksploatacyjnych postaci drgań dla wybranych maszyn rolniczych.

EN

Three methods are presented of the determination of operational deflection shapes (ODS). The first method allows one to determine the ODSs by direct measuring of responses (transmissibility junction) of the operating machine. The second method is based on the simulation with assumed operating forces and using a previously derived modal model. The third method allows to determine the ODS using singular value decomposition of crosspower spectrum matrix. Examples of identification of operational deflection shapes of selected agricultural machines were presented.

11

Determination of the Poisson ratio in polymer composites

Bieliński D.M., Ślusarski L., Morawiec J., Gałęski A.

Archiwum Nauki o Materiałach

|

1999

|

T. 20, nr 3

155-166

EN

Experimental procedures facilitating determination of the Poisson ratio (nu) in polymer composite are described. Cylindrical specimens of plasto-elastic nature were axially stress loaded and the resulting linear deformation measured. The principle of the method proposed is based on both the Young and bulk modulus measurements. The dependence of the Poisson ratio on temperature was also investigated using DMTA. Experimental results are discussed in terms of engineering usefulness of the studied composites. Stress relaxation and creep of the materials are considered. Elasticity of the samples makes the Poisson ratio dependent on the load applied. The higher the load the lower the Poisson ratio. The influence of temperature is more complex and depends on the actual physical state of material. Determination of the Poisson ratio with DMTA is not possible in the temperature range containing polymer relaxation. Value 'nu' sharply decreases with the increase of temperature. The higher the frequency of dynamic deformations the higher the Poisson ratio.

PL

W artykule opisano procedury eksperymentalne, służące do oznaczania współczynnika Poissona (ni) kompozytów polimerowych. Cylindryczne próbki materiału o elastoplastycznym charakterze obciążono siłą osiową, dokonując pomiaru ich liniowego odkształcenia. Zasada proponowanej metody opiera się na pomiarach modułu Younga i modułu objętościowego. W drugiej części pracy przedstawiono wyniki badań nad wpływem temperatury na wartość współczynnika Poissona, prowadzonych przy użyciu DMTA. Uzyskane wyniki są dyskutowane z punktu widzenia zastosowania badanych kompozytów polimerowych jako materiałów konstrukcyjnych. Brane są pod uwagę zdolność do relaksacji naprężeń i podatność na pełzanie badanych polimerów. Elastyczność próbek powoduje, że współczynnik Poissona wyznaczony dla badanych materiałów zależy od zastosowanego obciążenia. Wzrost obciążenia osiowego powoduje obniżenie wartości współczynnika Poissona. Wpływ temperatury jest bardziej złożony i zależy od aktualnego stanu fizycznego polimeru. Oznaczenie współczynnika Poissona za pomocą DMTA nie jest możliwe w zakresie temperatur zawierającym przejście relaksacyjne w polimerze. Wartość 'ni' spada gwałtownie wraz ze wzrostem temperatury. Współczynnik Poissona rośnie wraz ze wzrostem częstotliwości deformacji dynamicznych.