Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Polyurethane shape memory polymer: structure characterization and estimation of energy storage and dissipation during the tension process

Staszczak Maria, Gradys Arkadiusz, Golasiński Karol, Pieczyska Elżbieta A.

Bulletin of the Polish Academy of Sciences. Technical Sciences

|

2023

|

Vol. 71, nr 6

art. no. e147343

EN

Shape memory polymers (SMP) are new multifunctional materials raising increasing interest in various functional applications. Among them, polyurethane shape memory polymers (PU-SMP) are particularly attractive due to their combination of shape memory, high strength and biocompatible properties. Developing new applications for PU-SMP requires comprehensive research on their characteristics. This work involved investigating the structure and mechanical behavior as well as characterizing the energy storage and dissipation of a thermoplastic PU-SMP with a glass transition temperature (Tg) of 25_C during tensile loading-unloading. The process of energy storage and dissipation in the PU-SMP was investigated based on the stress-strain curves recorded by a quasi-static testing machine and the temperature changes, accompanying the deformation process, obtained by using a fast and sensitive infrared camera. The results showed that the thermomechanical behavior of the examined PU-SMP depends significantly on the strain rate. At a higher strain rate, there are higher stress and related temperature changes, which lead to greater energy dissipation. However, the energy storage values estimated during the deformation process turned out to be not significant, indicating that the work supplied to the PU-SMP structure during loading is mainly converted into heat. It should also be noted that the structural investigation revealed no crystalline phase in the investigated PU-SMP.

2

Improving heat aging and mechanical properties of fluoroelastomer using carbon nanotubes

Heidarian J., Hassan A.

Polish Journal of Chemical Technology

|

2017

|

Vol. 19, nr 1

132--142

EN

Carbon nanotube (CNT)-, carbon black (CB)-filled fluoroelastomer (FE) and unfilled-FE compounds were prepared (CNT/FE, CB/FE and FE). The compounds were subjected to heat air aging and characterized by tensile test and X-Ray Diffraction (XRD) analysis. Results show that CNT improved tensile properties of FE before and after aging. All samples show stress induced crystallization (SIC) during tension. XRD results show that under all conditions, the crystals were in the form of γ-phase. For both aged and un-aged specimens, the degree of crystallinity (Xc) is low. After tensile stretching, Xc of un-aged specimens increases tremendously, with larger crystal size. Under the same conditions, the order of elongation at break (EL) was FE > CB/FE > CNT/FE. Normal modulus (NM) and tangent modulus (TM) at the same conditions was in the order of CNT/FE > CB/FE > FE. Tensile strength had the order of CNT/FE > CB/FE > FE.

3

Use of a composite repair patches to repair the upper air intake flap for the MIG-29 aircraft engine

Sałaciński M., Stefaniuk M., Synaszko P., Lisiecki J.

Aviation Advances & Maintenance

|

2017

|

Vol. 40, Issue 2

101--114; 115--127

EN

The Composite Patch Bonded Repair (CPBR) is one of the most cost-efficient types of aircraft structure repair. In the CPBR, the damaged structure is reinforced by applying a composite patch. The boron-epoxy composite (BFRP) is a popular choice for these types of repair. The BFRP was utilized to repair the cracked resistance welding joints in the upper flap of the MiG-29’s RD-33 engine intake. In the present paper, the numerical results are shown, along with the comparative tests of the undamaged inlet flap, the damaged inlet flap and of the CPBR repaired inlet flap.

PL

Jednym z najbardziej ekonomicznych sposobów naprawy uszkodzonej struktury statku powietrznego jest jej wzmocnienie poprzez nałożenie na nią kompozytowego pakietu naprawczego – Composite Patch Bonded Repair (CPBR). Powszechnie stosowanym materiałem jest m.in. kompozyt epoksydowo-borowy (BFRP). Materiał ten został zastosowany do naprawy pęknięć połączenia zgrzewanego klapki górnego wlotu powietrza do silnika RD-33 samolotu MiG-29, przeprowadzonej w ITWL. Artykuł zawiera wyniki analiz numerycznych oraz badań porównawczych struktury oryginalnej nieuszkodzonej klapki, struktury uszkodzonej oraz struktury po wykonanej naprawie z zastosowaniem BFRP.

4

Thermomechanical Properties of Vulcanized Rubber investigated by Testing Machine and Infrared Camera

Staszczak M, Pieczyska E. A., Maj M., Urbański Ł., Odriozola I., Martin R.

Measurement Automation Monitoring

|

2015

|

Vol. 61, No. 6

206--209

EN

: Experimental results of effects of thermomechanical couplings occurring both in natural vulcanized rubber and rubber with self-healing polyurethane subjected to tension at different strain rates are presented. Mechanical characteristics were recorded by testing machine, while the sample temperature changes accompanying the deformation process was measured by infrared camera. The goal was to investigate influence of self-healing polyurethane on the rubber mechanical and thermomechanical properties. It was found that the introduction of the self-healing polyurethane ensures the higher elasticity and the lower tensile strength of the rubber. It was also confirmed that the material is very sensitive to the strain rate; the higher the strain rate, the higher the values of the stress and temperature increases have been obtained.

5

Wieloosiowa analiza naprężeń i odkształceń gumy na bazie kauczuku naturalnego NR

Ziobro J.

Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej. Mechanika

|

2013

|

z. 85[288], nr 2

197--206

PL

Praca prezentuje znaczenie wykonywania analizy wieloosiowego stanu naprężenia i odkształcenia. Scharakteryzowano metodę i modele stosowane do analizy wieloosiowego rozciągania materiałów elastycznych. Różnorodność metod i modeli jest wynikiem braku odpowiednich unormowań. Z zaprezentowanych modeli oceny obciążeń i odkształceń wykorzystano model tarczowy z wycięciami. Jako materiał do badań użyto próbkę gumy naturalnej o twardości 55ShA w kształcie tarczy z 16 otworami. Model geometryczny utworzono w środowisku Autodesk Inventor. Następnie do dyskretyzacji modelu wykorzystano program MSC.Patran. Ponadto przeprowadzono analizę porównawczą MES w programie MSC.Marc. Na podstawie analizy numerycznej można stwierdzić, że pomiar grubości próbki nie jest konieczny w cyklu badawczym dla każdego punktu pomiarowego. Na podstawie przeprowadzonej analizy sformułowano wnioski o charakterze utylitarnym. Techniczne znaczenia wykonywania takich badań jest znacznie ważniejsze. Daje to bardziej wiarygodne wyniki niż popularny test dwuosiowego rozciągania. Przeszkodą w stosowaniu tych metod badań na skalę przemysłową może być większy stopień złożoności metody i konieczność zastosowania odpowiedniej aparatury badawczej.

EN

This paper presents the importance of performing multiaxial stress and strain state analysis. Method and presented models for the analysis of multiaxial tensile elastic materials were characterized. The variety of methods and models is the result of the lack of appropriate legislation. From the presented methods for the assessment of loads and strains the disk model with cut-outs has been used. The material of the study was the sample of rubber based on natural rubber with a hardness of 55ShA in the shape of the disc with 16 holes. In environment of the Autodesk Inventor, the geometric model has been created. Next, discretization of this model in the MSC.Patran software has been made. The comparative analysis of the FEM in the MSC.Marc application also has been done. On the basis of the numerical analysis it can be concluded that the measurement of the thickness of the sample is not necessary in the test cycle for each data point. A set of conclusions of utilitarian character has been formulated on the basis of the conducted analysis. Technical importance of carrying out such researches is much more significant. It gives more reliable results than popular uniaxial tensile test. The obstacle in applying these test methods on industrial scale can be a greater degree of complexity of the method and necessity of application of appropriate research equipment.

6

Właściwości mechaniczne oraz zmiany temperatury polimeru z pamięcią kształtu w procesie rozciągania

Staszczak M, Pieczyska E. A., Maj M., Urbański L., Tobushi H.

Pomiary Automatyka Kontrola

|

2013

|

R. 59, nr 9

1002--1005

PL

W pracy zawarto opis podstawowych właściwości, przykłady zastosowań oraz wyniki badań efektów sprzężeń termomechanicznych poliuretanu z pamięcią kształtu w procesie rozciągania. Otrzymane charakterystyki mechaniczne i temperaturowe wskazują na dużą wrażliwość tego polimeru na prędkość deformacji. Wykorzystując efekt termosprężysty wyznaczono granice odwracalnego odkształcenia (plastyczności) dla różnych prędkości odkształcania. Pokazano, że metoda bazująca na minimum temperatury próbki pozwala na wyznaczenie granicy plastyczności z dużą dokładnością, w tym materiałów wykazujących nieliniową sprężystość.

EN

Mechanical properties and temperature changes of a new multifunctional material - polyurethane shape memory polymer (PU-SMP) subjected to tension at room temperature with various strain rates are presented (Figs. 1-3), [1, 2]. The stress and strain data were recorded by an MTS 858 testing machine. The temperature changes were measured by a fast and sensitive infrared camera ThermaCam PhoenixTM. Basing on the obtained mechanical and corresponding temperature data, experimental effects of thermomechanical couplings occurring in the SMP during loading were studied (Figs. 4-7). The stress and temperature changes vs. strain obtained for tension with strain rates 2x10-1s-1 and 2x100s-1 until the sample rupture show that the SMP exhibits a hardening-like behavior and its elongation limit is over 180 % in case of the true strains (Figs. 4, 5). The higher strain rate, the higher temperature changes were recorded, since the mechanisms of deformation occurred very fast and the process was more close to adiabatic conditions. The significant temperature changes, accompanying the SMP loading with higher strain rate, influence the SMP mechanical behavior. Namely, a maximum of the stress value was recorded at the advanced loading stage, followed by its drop and increase preceding the sample rupture (Fig. 5). The initial reversible tension of any solids is accompanied by a temperature decrease, called thermoelastic effect, whereas the following plastic deformation is always related to energy dissipation and increase in the sample temperature [3-5]. Thus, the maximum drop in temperature of the sample subjected to tension indicates a limit of the reversible material deformation. The higher strain rate, the higher drops in temperature for the SMP were recorded and the larger values of the yield point for the polymer were obtained (Figs. 6, 7), [9, 10].

7

Zużycie eksploatacyjne okrętowego stopu aluminium 7020

Szturomski B., Jurczak W.

Energetyka

|

2012

|

nr 8

455-459

PL

Przedstawiono metodykę wyznaczania charakterystyki plastycznej (wzmocnienia) stopu aluminium AW-7020 pobranego z konstrukcji nadbudówki okrętu po 25 latach eksploatacji, na potrzeby symulacji numerycznych w programie CAE. Charakterystykę materiałową wyznaczono na podstawie wyników statycznej próby rozciągania płaskich próbek z rzeczywistym ubytkiem korozyjnym.

EN

Presented is the methodology of determining the aluminum alloy AW- 7020 plastic characteristics (strain hardening) of the sample taken from a 25 years old ship superstructure for the needs of numerical simulations in the CAE program. Material characteristics is determined on the basis of results obtained during the static tension test of flat samples with real corrosion defects.

8

Nośność wybranych rozwiązań połączeń nitowych podczas próby ścinania i rozciągania

Mucha J., Witkowski W.

Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej. Mechanika

|

2011

|

z. 83(279), nr 4

33-42

PL

W pracy zawarto wyniki badań nad możliwością zastąpienia tradycyjnych połączeń nitowych z nitem zakuwanym i zrywalnym nowymi połączeniami z użyciem nitu samowykrawającego. Dla czterech różnych systemów scalania wykonano połączenia z blach stalowych DC01 oraz stopu aluminium AW-5754 o grubości 2 mm. Przeanalizowano zachowanie się owych połączeń podczas przenoszenia obciążenia stycznego oraz normalnego. Eksperymentalnie zbadano wpływ układu materiału połączonych warstw na przebieg krzywej ścinania dla różnych systemów nitowania.

EN

In this paper investigation results of the possibility to replace traditional riveted joints with a blind rivet and blind hermetic rivet with the new solution of using solid self-piercing rivet is presented. The connection for the four different joining systems was made from DC01sheet steel and AW-5754 aluminum alloy sheet 2 mm thick. The behavior of these connections when moving the tangential and normal loads was analyzed. The effect of layers of connected material on the shear curve for different systems riveting was experimentally investigated.

9

Wartość graniczna całki Cockrofta-Lathama dla stali łożyskowej gatunku 100Cr6

Pater Z.

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2011

|

Vol. 78, nr 1

101-103

PL

W opracowaniu przedstawiono metodę określania granicznej wartości całki Cockrofta-Lathama, w warunkach obróbki plastycznej na gorąco, na przykładzie stali łożyskowej gatunku 100Cr6. Metoda ta polega na przeprowadzeniu prób rozciągania, które następnie symulowane są numerycznie. Symulacje wykonywane są metodą elementów skończonych, w warunkach przestrzennego stanu odkształcenia i przy pełnym uwzględnieniu zjawisk cieplnych zachodzących podczas kształtowania. Opracowana metoda odznacza się uniwersalnością i może być stosowana dla różnych materiałów.

EN

The method of determining of limiting value of Cockroft-Latham integral under hot metal forming conditions on example of 100Cr6 bearing steel grade is presented in this paper. It consists of tension tests which are next numerically simulated. Simulations were made using finite element method under the condition 3-D state of strain taking into consideration thermal phenomena during the forming process. Worked out method is universal and it can be used for different materials.

10

Wartość graniczna całki Cockrofta-Lathama dla stali kolejowej gatunku R200

Pater Z.

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2010

|

Vol. 77, nr 12

702-705

PL

W artykule podano metodę wyznaczania wartości granicznej całki Cockrofta-Lathama w warunkach obróbki plastycznej na gorąco, na przykładzie stali kolejowej gatunku R200. Polega ona na wykonaniu prób rozciągania, które następnie symulowane są numerycznie. Symulacje wykonano metodą elementów skończonych w warunkach przestrzennego stanu odkształcenia, przy uwzględnieniu zjawisk cieplnych zachodzących w trakcie kształtowania. Opracowana metoda charakteryzuje się dużą uniwersalnością i może być stosowana dla różnych materiałów.

EN

The method of determining limiting value of Cockroft-Latham integral under hot metal forming conditions on the example of R200 steel grade is presented in this paper. It consists of tension tests, which are later numerically simulated. Simulations were made using finite element method in the conditions of 3-D state of strain, taking into consideration thermal phenomena during the forming process. Worked out method is universal and it can be used for various materials.

11

Ocena niestabilności plastycznej stali mikrostopowych odkształcanych z wykorzystaniem technik SPD

Doniec K., Muszka K., Majta J., Stefańska-Kądziela M.

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2010

|

Vol. 77, nr 11

670-673

PL

Materiały o drobnoziarnistej strukturze wykazują wysokie własności wytrzymałościowe. Silne rozdrobnienie ziarn podwyższając wytrzymałość powoduje jednocześnie spadek własności plastycznych. W przypadku materiałów o strukturach silnie rozdrobnionych wykorzystanie właściwej oceny mechanizmów odkształcenia i umocnienia, pozwala na poprawę własności plastycznych. Ograniczoną zdolność do odkształceń plastycznych można skutecznie oceniać wykorzystując kryterium niestabilności plastycznej, tzw. kryterium Considére. Wartość odkształcenia równomiernego, wyznaczana w próbie jednoosiowego rozciągania jest efektem historii odkształcania, m.in. energii zmagazynowanej w postaci podstruktury dyslokacyjnej. W wyniku wyżarzania po silnym odkształceniu na zimno obserwuje się proces zmiany tej podstruktury w trwałą strukturę ultradrobnoziarnistą. W niniejszej pracy przedstawiono ocenę ilościową wpływu wielkości odkształcenia zmagazynowanego w procesie wieloosiowego ściskania (MaxStrain) na skuteczność oceny odkształcenia równomiernego z wykorzystaniem kryterium Considére. Modelowanie własności mechanicznych stali mikrostopowych przeprowadzono przy wykorzystaniu programu Abaqus Standard. Zgodność uzyskanych wyników symulacji komputerowej z wynikami doświadczalnymi potwierdza możliwość zastosowania zaproponowanego rozwiązania do oceny własności plastycznych materiałów otrzymywanych technikami SPD (Severe Plastic Deformation), w których wykorzystuje się silną akumulację odkształcenia.

EN

The grain refinement causes an improvement in the material strength, but on the other hand, the ductility decreases in ultrafine grained (UFG) materials (the materials with a grain size below 1�Ęm). Proper understanding of the deformation and strengthening mechanisms that control the mechanical response of UFG steels can be the way to improve their ductility. The loss of ductility corresponding to the plastic instability can be obtained from a true stress-true strain curve using Considere criterion. The uniform elongation in UFG steels increases with an increase of accumulated strain energy in deformed materials. Annealing of SPD-processed materials often leads to obtaining fully homogeneous structure with high angle grain boundaries. In this study, chosen results of modelling of the mechanical properties of SPD processed materials using commercial software Abaqus Standard are presented. A good convergence between the calculated and experimental results shows, that presented approach can be successfully applied to the assessment of plastic instability in microalloyed steels after SPD processing.

12

Przebieg procesu jednoosiowego rozciągania w przestrzeni głównych składowych odkształcenia

Wegner T., Obst M.

Zeszyty Naukowe Politechniki Poznańskiej. Budowa Maszyn i Zarządzanie Produkcją

|

2007

|

Nr 7

129-152

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań jednoosiowego rozciągania stali konstrukcyjnej zwykłej jakości o oznaczeniu ST3s. Badania prowadzono na maszynie wytrzymałościowej ZWICK. Wyznaczono zależności między działającą siłą i odkształceniem w kierunku jej działania oraz równolegle przeprowadzono pomiary odkształceń poprzecznych badanych próbek. Informacja na temat odkształceń materiału, zarówno w kierunku wzdłużnym do przyłożonego obciążenia, jak i w kierunku poprzecznym, przy różnych wartościach obciążeń, jest niezbędna do tworzenia energetycznych modeli aproksymujących właściwości mechaniczne materiału.

EN

This paper presents the results of a single-axial tension test of low-carbon regular quality steel marked ST3s. The research was conducted on a material-testing machine ZWICK. The relationship was determined between force and the strain of its direction. Simultaneously, measurements of transverse strains were carried out for examined specimens. Information on material strains, in both axial and transverse directions and for different loads, is essential to create strain energy based models, which approximate mechanical properties of material.

13

Environment friendly polymeric materials - identification of their biodegradability on base of thermomechanical coupling phenomenon

Pieczyska E. A., Gadaj S. P., Nowacki W. K., Kowalczuk M.

Journal of Theoretical and Applied Mechanics

|

2004

|

Vol. 42 nr 4

805-816

EN

Environment friendly polymeric materials were investigated using an infrared camera in order to identify the relationship between their structure and properties including biodegradability. The experimental technique, based on the thermomechanical coupling phenomenon, was applied to investigation of polymers. Three samples of biodegradable polymers, i.e. the reference one and the modified two, were subjected to tensile and relaxation tests, according to a special program. The temperature changes were measured by a contact less method and related to mechanical characteristics. In the modified material, the temperature decrease, related to the thermoelastic effect, was observed in almost the whole range of the tensile tests. It means that the deformation does not exceed the limit of elasticity, and next, highelasticity - the stage of polymer deformation that follows the elasticity. The temperature measurements seem to be a useful tool for the investigation of biodegradable polymers: thermal characteristics may define a material according to its fragility related to biodegrability.

PL

W pracy badano charakterystyki mechaniczne oraz efekty sprzężeń termomechanicznych w biodegradawalnych polimerach. Trzy rodzaje próbek polimeru, tzn. materiał odniesienia oraz modyfikowany w kierunku podwyższonej biodegradawalności, poddano badaniom rozciągania oraz badaniom relaksacyjnym. Temperaturę deformowanych próbek mierzono w sposób bezstykowy za pomocą kamery termowizyjnej. Stwierdzono, że odkształceniu materiału modyfikowanego aż do zerwania towarzyszy spadek temperatury zwany efektem termosprężystym. Oznacza to, że deformacja nie przekracza zakresu sprężystego i tzw. wysokoelastycznego, nieliniowego chociaż odwracalnego etapu występującego w procesie odkształcania polimerów. Pomiar temperatury może być przydatny do badań tych polimerów - charakterystyki temperaturowe pozwalają zidentyfikować kruchość materiału związaną z jego biodegradawalnością.

14

Thermomechanics of viscoplastic large strains of solid polymers

Bles G., Gadaj S., Guelin P., Nowacki W., Tourabi A.

Archives of Mechanics

|

2000

|

Vol. 52, nr 3

397-427

EN

Experimental results concerning cyclic tension tests performed on polyamid based - braiding samples and on usual samples machined of the same PA66 polyamid are presented. The measurements are thermomechanical: the temperature of the surface of the sample is recorded, resulting in the estimation of the intrinsic internal heat supply. The materials are exhibiting not only the classical viscoelastoplastic behaviour, but also thermomechanical effects of the Kelvin and Taylor-Farren-Quinney type. Modelling based on a previously proposed constitutive formulation of cyclic viscoplastic isotropic behaviour is implemented.