Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Coda wave interferometry for monitoring the fracture process of concrete beams under bending test

Knak Magdalena, Wojtczak Erwin, Rucka Magdalena

Bulletin of the Polish Academy of Sciences. Technical Sciences

|

2023

|

Vol. 71, nr 3

art. no. e144118

EN

Early detection of damage is necessary for the safe and reliable use of civil engineering structures made of concrete. Recently, the identification of micro-cracks in concrete has become an area of growing interest, especially when it comes to using wave-based techniques. In this paper, a non-destructive testing approach for the characterization of the fracture process was presented. Experimental tests were performed on concrete beams subjected to mechanical degradation in a 3-point bending test. Ultrasonic waves were registered on a specimen surface by piezoelectric transducers located at several points. Then, the signals were processed taking advantage of wave scattering due to micro-crack disturbances. For early-stage damage detection, coda wave interferometry was used. The novelty of the work concerns the application of the complex decorrelation matrix and the moving reference trace approach for better distinguishment of sensors located in different parts of a crack zone. To enhance coda wave-based damage identification results, optical imaging of crack development was performed by means of digital image correlation measurement. The results obtained showed that the coda wave interferometry technique can be successfully used as a quantitative measure of changes in the structure of concrete. The results also indicated that the course of decorrelation coefficient curves enabled the identification of three stages during degradation, and it depended on the location of acquisition points versus the crack zone.

2

Analiza procesu pękania żelbetowej powłoki chłodni kominowej

Kasprzak T., Konderla P., Kutyłowski R., Waśniewski G.

Materiały Budowlane

|

2018

|

nr 4

56--57

PL

W artykule podjęto temat modelowania procesu pękania powłoki chłodni kominowej, jaki stwierdzono w badanych dwóch żelbetowych chłodniach, gdzie po wykonaniu ich remontu pojawiły się siatki pęknięć na powłokach. Przeprowadzone analizy numeryczne miały na celu opisanie procesu postępującej degradacji powłoki chłodni dla założonego modelu mechanizmu powstawania i propagacji pęknięć powłoki.

EN

The modeling of the cracking process of the concrete cooling tower is presented. The inspiration of the research was the technical condition inspection of two cooling towers, where after the cooling towers repairing the cracks were noticed. The numerical analysis let describe the degradation process for assuming model of arising and propagation process of the cooling towers cracks.

3

Numerical simulation of cracking process of polymer composites on example of SENB sample

Kwiatkowski D., Dębski H.

Kompozyty

|

2011

|

R. 11, nr 4

299-303

EN

The numerical calculations made in the work included the analysis of stress distribution near the rift top and determination of the stress intensity coefficient (WIN) as well as the J integral during three-point bending of SENB samples made from composites with a matrix of two well-known thermoplastics: PP and PA6 with a 25% content of glass fibre. Analysis of the composites crack development and propagation was also done performed. The numerical tool used for FEM calculations is the ABAQUS/Standard computer program that has modern calculation procedures in this field. The numerical calculations were made taking into consideration the experimental data determining the conditions of cracking process initiation of the composite material. The results of the numerical calculations were verified by the results of the experiments. The numerical calculations that were made concerned a geometrically non-linear problem. They were conducted with use of the incremental-iterative Newton-Raphson method. The numerical analysis was performed in two steps. The first step was a preliminary analysis that allowed estimation of the stress level in the composites near the rift top that initiated the cracking process, as well as forecasting the possibility of further propagation occurrence (or exclusion of this phenomenon) in the material region. In the second step of calculations corresponding to the critical value of deflection, numerical calculations taking into account the development and propagation of the crack were made using a more advanced technique for modeling cracking - the Cohesive Zone Method (CZM).

PL

Przeprowadzone w pracy obliczenia numeryczne obejmowały analizę rozkładów naprężenia w pobliżu wierzchołka rysy i wyznaczenie współczynnika intensywności naprężeń WIN oraz całki J podczas trójpunktowego zginania próbek SENB wykonanych z kompozytów na osnowie dwóch znanych tworzyw termoplastycznych PP i PA6 z 25% zawartością włókna szklanego. Dokonano również analizy rozwoju i propagacji pękania tych kompozytów polimerowych. Zastosowanym w obliczeniach MES narzędziem numerycznym jest program ABAQUS/Standard, posiadający nowoczesne procedury obliczeniowe w tym zakresie. Obliczenia numeryczne prowadzono z uwzględnieniem danych doświadczalnych określających warunki inicjacji procesu pękania danego kompozytu polimerowego. Wyniki obliczeń numerycznych zostały zweryfikowane z rezultatami badań eksperymentalnych. Wykonane obliczenia numeryczne stanowiły zagadnienie geometrycznie nieliniowe z wykorzystaniem przyrostowo-iteracyjnej metody Newtona-Raphsona. Analiza numeryczna prowadzona była w dwóch etapach. Pierwszy etap obliczeń stanowił wstępną analizę, pozwalającą oszacować poziom wytężenia kompozytów polimerowych w pobliżu wierzchołka rysy inicjującego proces pękania oraz dokonać oceny możliwości wystąpienia dalszej propagacji (lub jej wykluczenie) w obszarze materiału. W drugim etapie obliczeń, odpowiadającym osiągnięciu krytycznej wartości ugięcia, przeprowadzono obliczenia numeryczne uwzględniające rozwój i propagację pęknięcia z wykorzystaniem bardziej zaawansowanej techniki modelowania procesu pękania - Cohesive Zone Method (CZM).

4

Zastosowanie metod symulacji fizycznej i matematycznego modelowania do przewidywania powstawania wad wlewka w procesie ciągłego odlewania stali

Mazur A., Kuziak R., Zalecki W., Łapczyński Z., Molenda R.

Prace Instytutu Metalurgii Żelaza

|

2010

|

T. 62, nr 1

150-155

PL

W artykule przedstawiono możliwości stosowania metod symulacji fizycznej i matematycznego modelowania do projektowania i poprawy procesu ciągłego odlewania stali charakteryzujących się dużą podatnością do pękania w wysokich temperaturach. Pokazano, że idealnym rozwiązaniem jest stosowanie obu tych metod, przy czym, metoda symulacji wykorzystywana jest do generowania charakterystyk materiałowych, które pozwalają wnioskować o możliwości powstawania pęknięć na krawędziach i powierzchni wlewka ciągłego. Podstawowe dane, które uzyskiwane są w badaniach symulacyjnych obejmują zależność przewężenia i wytrzymałości na rozciąganie od temperatury. Możliwości obu metod w zakresie opisu zjawisk zachodzących we wlewku odlewanym na urządzeniu COS scharakteryzowano na przykładzie procesu odlewania stali w gatunku 18G2A.

EN

The paper presents the capability of the mathematical modelling and physical simulation to predict the development of different types of ingot cracks during casting process of steels characterised by a substantial decrease in plastic properties at high temperatures. It was shown that an ideal solution in dealing with the problem of cracks formation consists in a simultaneous application of these methods interactively. The role of the physical simulation is to provide material characteristics allowing the predictions of the probability of crack formation on the continuously cast ingot surface and edges. The fundamental data acquired during physical simulation comprise a relation between reduction in area , tensile strength and temperature. The 18G2A steel continuous casting process was considered to demonstrate the capability of these methods to characterise the phenomena occurring in the ingot.

5

Konstrukcyjne i eksploatacyjne uwarunkowania procesów pękania komór przegrzewaczy pary

Mutwil K., Cieśla M.

Inżynieria Materiałowa

|

2007

|

Vol. 28, nr 6

914-919

PL

W pracy przedstawiono wyniki analiz stanu wytężenia materiału wybranych węzłów konstrukcyjnych komór przegrzewacza z zastosowaniem metod numerycznych. W badaniach modelowych uwzględniono ustalone warunki pracy kotła energetycznego oraz warunki nieustalone związane z rozruchem lub odstawianiem obiektu. W wyniku przeprowadzonych badań stwierdzono, że główną przyczyną niszczenia komór przegrzewaczy pary prowadzącą do powstawania pęknięć są szoki termiczne wywołane przez gwałtowne schładzanie ich wewnętrznej powierzchni. Naprężenia wywołane szokiem termicznym osiągają maksymalne wartości na wewnętrznych powierzchniach otworów oraz w strefie mostków osiągają wartość granicy plastyczności materiału komory. Lokalne przekroczenie granicy plastyczności w warunkach cyklicznych zmian temperatury prowadzi do pękania materiału w warunkach zmęczenia cieplno-mechanicznego o charakterze małocyklowym.

EN

This paper presents the results of the effort state analyses performed by means of numerical methods, regarding the material of superheater chambers' constructional systems. The model research took into account both steady conditions of a power boiler operation and unsteady conditions connected with the unit start-up and shut-down. It was found that the primary reason for valve chambers' damage, leading to the occurrence of cracks, are thermal shocks induced by abrupt cooling of their inner surfaces. Stresses induced by thermal shock reach their maximum values on the inner surfaces of holes and in the area of bridges, exceeding the chamber material's yield point. Where cyclic temperature changes take place, the local exceeding of the yield point leads to cracking of the material in low-cycle thermomechanical fatigue conditions.

6

Proces pękania stopu niklu ŻS6U z aluminiową warstwą ochronną w warunkach zmęczenia wysokocyklowego w temperaturze 900 stopnii C

Cieśla M.

Inżynieria Materiałowa

|

2006

|

Vol. 27, nr 5

901-908

PL

Praca dotyczy zagadnienia oceny trwałości żarowytrzymałego stopu niklu ŻS6U w warunkach zmęczenia wysokocyklowego w temperaturze 900°C, zuwzględnieniem wpływu na trwałość aluminiowej warstwy ochronnej typu „Si-Al" i „Cr-Al". Zakres badań obejmował: zmęczenie wysokocyklowe stopu ŻS6U z warstwą aluminiową, badania mikroskopowe rozwoju pęknięć oraz inicjacji procesu pękania warstw aluminiowych, a także badania prędkości propagacji pęknięć w stopie ŻS6U. Omówiono procesy powstawania i wzrostu pęknięć w stopie niklu z aluminiową warstwą dyfuzyjną. Przyjęta metodyka badań umożliwiła określenie wpływu mikrostruktury warstwy aluminiowej na trwałość wysokocyklową stopu ŻS6U. W badaniach obserwowano znaczne zmniejszenie trwałości zmęczeniowej próbek z warstwami aluminiowymi zarówno typu „Cr-Al" jak i „Si-Al" w porównaniu do stopu ŻS6U. Trwałość zmęczeniowa próbek z warstwami zmniejsza się ze wzrostem głębokości warstwy żaroodpornej. Stwierdzono ponadto większą trwałość próbek z warstwami typu Cr-Al w porównaniu z warstwami „Si-Al". Na podstawie otrzymanych wyników badań i przeprowadzonej analizy opracowano model rozwoju szczeliny zmęczeniowej w próbce ze stopu ŻS6U z dyfuzyjną warstwą aluminiową. Zrealizowane badania dostarczyły istotnych informacji odnośnie właściwościeksploatacyjnych dyfuzyjnych warstw aluminiowych.

EN

The paper deals with the problems of durability of nickel base ŻS6U superalloy in high-cycle fatigue conditions at temperature of 900°C, taking into account the influence of Si-Al and Cr-Al heat resisting aluminium coating upon this durability. The scope of investigations performed covered the following: tests on high-cycle fatigue of ŻS6U superalloy with aluminium coating, metallurgical tests on cracks growth in superalloy, tests on cracking process initiation of aluminium coatings, tests on cracks propagation rate in ŻS6U superalloy. On the basis of the obtained results the processes of initiation and growth of cracks in nickel base superalloy with aluminium diffusion coating have been discussed. The applied methodology of investigations enabled determination of the effect of some features of aluminium coating microstructure and the coating thickness upon the high-cycle durability of ŻS6U superalloy. In fatigue tests it was possible to observe a significant decrease of durability in case of specimens with aluminium coatings of both types: Cr-Al and Si-Al in comparison to durability of ŻS6U superalloy. Fatigue durability of specimens with coatings was decreasing together with the growth of heat-resisting coating thickness. Moreover, it was found that specimens with Cr-Al coatings featured higher durability in comparison with durability of specimens with Si-Al coatings of the same thickness. The performed investigations provided valuable information about working properties of diffusion aluminium coating.

7

Diagnostyczny model pękania zębów kół przekładni walcowej

Tomaszewski J., Rysiński J.

Czasopismo Techniczne. Mechanika

|

2006

|

R. 103, z. 1-M

367-377

PL

W artykule przedstawiono podstawy budowy diagnostycznego modelu pękania zębów kół przekładni walcowej. Idea polega na określeniu stanu urządzenia poprzez analizę wyznaczonych wcześniej zmian parametrów stanu, z zastosowaniem funkcji niezawodności.

EN

In paper, the concept of diagnostic model of crack of gears has been presented. The idea of the model consists in a possibility of determination of the device status by means of the parameters-determinated in advance upon theoretical or experimental procedure. The device status is determinated by the reliability function.

8

Analiza przyczyn pękania walców walcarki kwarto

Maziarz M.

Czasopismo Techniczne. Mechanika

|

2006

|

R. 103, z. 1-M

255-267

PL

W artykule przedstawiono wyniki analizy strukturalnej i wytrzymałościowej przedwczesnego pękania (rozwarstwiania się) walców roboczych walcarki kwarto nawrotnej. Poddano również krytycznej ocenie interpretację miejsca zarodkowania pęknięć walców przedstawioną przez niektórych autorów [1, 2].

EN

In the paper are presented results of the structural and strenght analysis of premature cracking (delamination) of operational rolls in reversable quarto rolling mill. There is also presented a critical analysis of the interpretation of the crack nucleation site in rolls which is presented by some authors.

9

Techniczna celowość stosowania mikrozbrojenia zapraw cementowych z włóknami polipropylenowymi w budownictwie górniczym

Stewarski E., Petri M.

Górnictwo i Geoinżynieria

|

2005

|

R. 29, z. 3/1

399-407

PL

W pracy przedstawiono charakterystykę surowcową włókien mikrozbrojących oraz ich charakterystykę mechaniczną. Porównano zachowanie się zapraw cementowych w procesie pękania z uwzględnieniem stopnia mikrozbrojenia. Analizę zachowania się zapraw cementowych przeprowadzono w oparciu o badania laboratoryjne zmian wartości pracy pękania i odporności zapraw cementowych na obciążenia uderzeniowe.

EN

Both the raw material characteristics and mechanical characteristics of micro-reinforcement fibers hale been presented. The behavior of different cement mortars in the fissuring process has been compared, taking into account the micro-reinforcement degree. The analysis of the behavior of cement mortars and resistance of them to percussion loads has been carried out on the basis of laboratory tests of the change of fissure work.

10

Pojęcia i zależności w liniowej i nieliniowej mechanice pękania

Wnuk M. P.

Eksploatacja i Niezawodność

|

2004

|

nr 1

35-48

EN

At the beginning of the past century the Theory of Elasticity 'was supplemented by anew hypothesis, which took into account occurrence of discontinuities within an elastic continuum. This discontinuity appears in form of a crack, either stationary or propagating, and the hypothesis, which was put forward by Griffith, appended a single additional term into the expression for the total potential energy of the considered system. The additional term describes the surface energy of the newly formed crack, and it is drawn either from the work of the external forces or from the strain energy stored in an elastic medium. The energy criterion of Griffith produced an expression for the critical stress, at which the crack growth will initiate. The predicted values of this stress are significantly different from those calculated on the basis of Neuber's classic formula involving he stress magnification/actor. The differences become unacceptable for the limiting case, when the radius of curvature, measured at the crack tip, approaches zero. While the classic formula looses then its sense, it turns out that the product of the radius of curvature and the Neuber's factor reduces in the limit of sharp crack to a finite value, namely the SIR The symbol designates "stress intensity factor" and-as defined by Irwin- it depends on the applied stress, size of the defect and geometry of the specimen. Griffith formula explained the substantial differences between the measured values of material ultimate strength and those predicted by the molecular considerations carried out for a per feet continuum that does not posses any cracks. Extensive testing and the case studies stemming from the engineering practice confirmed the new formula, and it gave rise to the new domain within the theory of strength, namely the Mechanics of Fracture.

PL

Na początku ubiegłego stulecia teoria sprężystości została uzupełniona nową hipotezą, która uwzględniła możliwość nieciągłości pola przemieszczeń w continuum sprężystym. Nieciągłością taką jest szczelina, stacjonarna lub też poruszająca się, a podstawową hipotezą jest tutaj hipoteza Griffitha, która uzupełnia wyrażenie na całkowitą energią potencjalną rozważanego systemu o jeden dodatkowy człon, mianowicie energia swobodnej powierzchni. Energia ta powstaje w trakcie propagacji szczeliny, a źródłem jej jest albo praca sił zewnętrznych, albo też energia sprężysta zmagazynowana w ciele poddanym obciążeniu. Z kryterium energetycznego Griffitha wynika wzór na krytyczne naprężenie, przy którym następuje inicjacja pęknięcia. Wzór ten jest rożny od wzoru Neubera zawierającego współczynnik koncentracji naprężeń, a różnice między obydwoma wzorami są tym większe im mniejszy jest promień krzywizny u wierzchołka szczeliny, kiedy to współczynnik Neubera zmierza do nieskończoności, a klasyczne wyrażenie na naprężenie krytyczne traci sens. Okazuje się, ze iloczyn współczynnika Neubera oraz promienia krzywizny posiada skończoną granice, proporcjonalną do miary intensywności pola naprężeń w pobliżu wierzchołka szczeliny. Taką miarą jest "SIF", wprowadzony przez Irwina, czyli współczynnik intensywności naprężenia, zależny od przyłożonych sił, wielkości defektu oraz geometrii próbki. Wzór Grifitha wyjaśnił ogromne rozbieżności między mierzonymi wartościami wytrzymałości, a ich teoretycznymi oszacowaniami wynikającymi z rozważań molekularnych dotyczących ciał bez defektów. Wzór Griffitha został sprawdzony w praktyce inżynierskiej i dał początek nowej dziedzinie w teorii wytrzymałości ciał niedoskonałych, tzn. takich, które zawierają wewnętrzne (lub brzegowe) pęknięcia jeszcze w sianie nieobciążonym. Teoria ta nosi nazwę Mechaniki Zniszczenia lub też Mechaniki Pęknięć.

11

Exploitation and applicating research on surveying system of pyromagnetic effect during rupture process of PVC sheet with defects

Luo Y. S., Su J. X., Deng X. H., Chen W.

International Journal of Applied Mechanics and Engineering

|

2003

|

Vol. 8, no spec.

277-282

EN

The paper introduces the exploitation of a surveying system which automatically follows the peak value of pyromagnetic effect, including the hardware of a single chip processor, a set of servo-mechanism etc., and the system software of data collecting program, data handler etc. Using it, breaking tension test under various strain-rate on PVC sheet samples with distributed micro-bores is conducted. The magnetic induction sensor automatically follows the peak value of magnetic induction density. The experimental results show that the exploitation of the surveying system is successful. During the rapture process of rheological material PVC sheet with defects, owing to the existence of internal temperature gradient leads to the occurrence of pyromagnetic effect in the fracture process zone at crack tip.

12

Zastosowanie metod symulacji fizycznej i matematycznego modelowania do przewidywania powstawania wad wlewka w procesie ciągłego odlewania stali

Kuziak R., Mazur A., Zalecki W.

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2003

|

Vol. 70, nr 7

274--283

PL

W artykule przedstawiono możliwości stosowania metod symulacji fizycznej i matematycznego modelowania do projektowania i poprawy procesu ciągłego odlewania stali charakteryzujących się dużą podatnością do pękania w wysokich temperaturach. Pokazano, że idealnym rozwiązaniem jest stosowanie obu tych metod, przy czym, metoda symulacji wykorzystywana jest do generowania charakterystyk materiałowych, które pozwalają wnioskować o możliwości powstawania pęknięć na krawędziach i powierzchni wlewka ciągłego. Podstawowe dane, które uzyskiwane są w badaniach symulacyjnych obejmują zależność przewężenia i wytrzymałości na rozciąganie od temperatury. Możliwości obu metod w zakresie opisu zjawisk zachodzących we wlewku odlewanym na urządzeniu COS scharakteryzowano na przykładzie procesu odlewania stali gatunku 18G2A.

EN

In the paper the usability of the mathematical modelling and physical simulation for design and correction of continuous casting of steel characterized by substantial susceptibility to heat craking has been presented. It was shown that the best solution is the application of both these methods where the simulation is used for generation of material characteristics which allow to draw conclusions about occuring of cracks on edges and surface of concast ingots. The fundamental data obtained during the physical simulation comprise the dependence of narrowing and tensile strength from the temperature. The usability of these methods to describe the phenomena occuring in concast ingot has been shown on the example of continuous casting of 18G2A steel.

13

Typy niszczenia kompozytowych butli wysokociśnieniowych

Błażejewski W.

Zeszyty Naukowe Politechniki Świętokrzyskiej. Mechanika

|

1999

|

Z. 68, t. 1

37--44

PL

W pracy opisano badania butli ES (epoksydowo-szklanych) ciśnieniem niszczącym. Posłużono się metodą tablicową do: projektowania, analizy nawijania i doboru nawoju dla butli ciśnieniowych. Przygotowano trzy rodzaje butli, o różnej strukturze przeplotów, które były obciążane ciśnieniem wewnętrznym do zniszczenia W czasie obciążania prowadzono pomiar emisji akustycznej (EA) oraz odkształcenia płaszcza nośnego w wybranych punktach. Wyniki badań pozwalają stwierdzić, iż liczba i rozmieszczenie przeplotów mają wpływ na sposób niszczenia płaszcza nośnego butli kompozytowej.

EN

In this paper a GRP vessel (epoxy resin and glass fibre) have been tested until destroying pressure. The table method has been used of: design, winding analysis and choice the wound for a pressure vessel. Three kinds of pressure vessels with a different structure of the interleave have been prepared. Vessels have been loaded by internal pressure. The acoustic emission and strain have been measured in a few selection point. Pressure test proved that the number and distribution of interleaves has a effect upon pressure vessel strength.

14

Proces pękania kompozytów polimerowych faza szklista i stan sprężysto-plastyczny

Jaroniek M.

Zeszyty Naukowe Politechniki Świętokrzyskiej. Mechanika

|

1999

|

Z. 68, t. 1

187--196

PL

W pracy przedstawiono badania modelowe fazy zarysowania oraz propagacji rys w materiałach kruchych o charakterystyce liniowej (podlegającej prawu Hooke’a) oraz porównanie analogicznej fazy (procesu pękania) w przypadku materiałów o charakterystyce nieliniowej sprężysto-plastycznych. Własności materiału mają wpływ na rozkład i koncentrację naprężeń, proces i prędkość propagacji rys, sposób zniszczenia oraz nośność elementów. Stan plastyczny oraz sprężysto-plastyczny wokół szczelin ma wpływ na przebieg procesu pękania, a tym samym na odporność na pękanie. Porównując wyniki dla materiałów liniowo-sprężystych oraz sprężysto-plastycznych zbadano wpływ własności materiału na proces pękania, rozkład stref sprężysto-plastycznych wokół szczelin. Wartości odkształceń i obciążeń zarejestrowano wykorzystując układ pomiarowy i rejestrator XY. Analizę stanu naprężeń w otoczeniu szczelin przeprowadzono metodą elastooptyczną na podstawie rozkładów izochrom w poszczególnych jazach obciążenia i propagacji rys oraz porównano z wynikami obliczeń numerycznych (metodą elementów skończonych - MES).

EN

Present paper discusses a quantitative relation between the state of stresses at the crack tip and the stress intensity factor KIC. The results obtained from the tests performed on the model with the strain distribution determined from the isochromatic fringes pattern recorded using photoelastic method allow to determine the state of stresses in the cracked stage. A series of experiments were carried out to examine the effects of the plastic zone on the stress intensity factor KIC. Crack resistance (KIC) and failure mechanism were tested using the models of CT specimens and the beams subjected to pure bending. The stresses at the crack tip in pure bending have the form of logarithmic spirals predicted by slip line field theory of Hill. The concentration of stresses caused the reinforcing the elastic-plastic zone at the crack tip.