Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Research on metal fatigue of rail vehicle wheel considering the wear intensity of rolling surface

Vaičiūnas G., Bureika G., Steišūnas S.

Eksploatacja i Niezawodność

|

2018

|

Vol. 20, no. 1

24--29

EN

The article overviews scientific research studies that examine the interaction between railway vehicle wheel and rail, and the phenomena of wear on wheel rolling surface. Unique experimental research has been conducted, in which regularity of weariness on rolling surface of exploitable locomotive wheel and phenomena of metal fatigue on wheel were researched. A hypothesis is made, that according to the differences in weariness intensity of wheel rolling surface it is possible to determine the start of metal fatigue. The inequality of wear intensity of different locomotive wheels is assessed by the Sharpe ratio, adapting it to describe the wheel wear intensity criteria. Based on the results of research, the authors propose a simplified and reliable methodology for determining metal fatigue on locomotive wheels at initial stages. The uneven wear on rolling surface of different wheels of wheelset inevitably changes the values of Sharpe ratio, which can accurately describe the conditions in which the critical metal fatigue on wheels begins to emerge.

PL

W artykule omówiono badania naukowe dotyczące wzajemnych oddziaływań między kołem pojazdu szynowego a szyną oraz zjawiska zużycia powierzchni tocznej kół. Przeprowadzono nowatorskie badania eksperymentalne, w których zbadano prawidłowości dotyczące zużywania się powierzchni tocznej eksploatowanego koła lokomotywy oraz zjawisko zmęczenia metalu koła. Założono hipotezę, że na podstawie różnic w intensywności zużycia powierzchni tocznej kół można określić początek procesu zmęczenia metalu. Różnice w intensywności zużycia różnych kół lokomotywy oceniano na podstawie współczynnika Sharpe'a, dostosowując go do opisu kryteriów intensywności zużycia kół. Na podstawie wyników badań autorzy zaproponowali uproszczoną, rzetelną metodologię określania zmęczenia metalu kół lokomotywy na początkowym etapie tego procesu. Nierównomierne zużycie powierzchni tocznej różnych kół zestawu kołowego zmienia wartości współczynnika Sharpe'a, które można wykorzystać do precyzyjnego opisu warunków, w jakich dochodzi do krytycznego zmęczenia metalu kół.

2

Modelowanie wpływu naprężenia średniego na trwałość zmęczeniową w zakresie wysokocyklowego zmęczenia

Gołoś K., Gołoś A.

Logistyka

|

2014

|

nr 6

4008--4014

PL

W pracy przeprowadzono analizę wpływu naprężenia średniego cyklu przy proporcjonalnym obciążeniu cyklicznym na trwałość zmęczeniową metali i stopów, w zakresie wysokocyklowego zmęczenia.Za parametr zniszczenia przyjęto gęstość energii odkształcenia postaciowego. Przedstawiono nowe kryterium umożliwiające obliczanie amplitudy zastępczej na trwałości zmęczeniowej elementu poddanego obciążeniu cyklicznemu z występującym naprężeniem średnim, w warunkach wysokocyklowego wieloosiowego obciążenia.Parametry występujące w kryterium mogą być wyznaczone na podstawie badań w cyklicznym jednoosiowym stanie obciążenia. Dla szczególnych wartości parametrów przedstawione kryterium redukuje się do modeli Goodmana, Soderberga, Morrowa lub Gerbera. Wyniki analiz porównano z wynikami badań doświadczalnych przedstawionych w literaturze dla 6 metali i stopów. Dla analizowanych metali i stopów uzyskano dobrą zgodność wyników doświadczalnych i otrzymanych na podstawie przedstawionego kryterium.

EN

The paper analyzes the effect of mean stress cycle with a proportional load cyclic fatigue life of metals and alloys, in terms of high-cycle fatigue. The density of distortional strain energy was used as a damage parameter. The paper presents a new criterion to enable the calculation of the amplitude of the replacement on the fatigue life of the element subjected to multiaxial cyclic load of stress with mean stress for high-cycle range. The parameters involved in the criterion can be determined on the basis of the cyclicuniaxial load condition. For specific values of the parameters presented criterion is reduced to the Goodman, Soderberg, MorroworGerber models. The results of the analysis were compared with the experimental results for the six metals and alloys, presented in the literature. For analyzed metals and alloys, obtained good agreement of the experimental results and received on the basis of this criterion.

3

Hybrid method of strain and stress analysis in fatigue crack zone.

Boroński D.

Archive of Mechanical Engineering

|

2006

|

Vol. LIII, nr 3

227-246

EN

The paper shows the hybrid method of stress and strain distributions analysis. In the method, the results of displacement measurement were used as boundary conditions in the numerical analysis of the tested objects. The numerical analysis was performed with the use of the finite element method (FEM), whereas measurements of displacement were made by laser grating interferometry technique (moire interferometry). Examples of tests presented in the paper show good efficiency of the method in the analysis of stress and strain distribution in the areas of their heterogeneous distribution. Mutual completion of laser grating interferometry and finite element method makes it possible to exclude their disadvantages creating broader possibilities for research impossible to achieve in separate use.

PL

W pracy przedstawiono hybrydową metodę analizy rozkładów odkształceń i naprężeń. W metodzie, wyniki pomiarów przemieszczeń wykorzystano jako warunki brzegowe w analizie numerycznej badanych obiektów. Analizę numeryczną prowadzono z zastosowaniem metody elementów skończonych, zaś pomiary przemieszczeń realizowano metodą laserowej interferometrii siatkowej. Przykłady badań przedstawione w pracy pozwalają zauważyć dobrą skuteczność metody w analizie rozkładów odkształceń i naprężeń w obszarach o ich niejednorodnych rozkładach. Wzajemne uzupełnianie się metody laserowej interferometrii siatkowej i metody elementów skończonych pozwala wykluczyć ich niedogodności, stwarzając szersze możliwości prowadzenia badań, niemożliwe do osiągnięcia przy ich samodzielnym zastosowaniu.

4

Prędkość zmęczeniowego pękania w stopie aluminium 2024-T3 i możliwości jej odtwarzania przy programowanym widmie obciążeń

Kocańda D., Kocańda S., Torzewski J.

Biuletyn Wojskowej Akademii Technicznej

|

2004

|

Vol. 53, nr 2-3

69-83

PL

Zbadano prędkość pękania w lotniczym stopie aluminium 2024-T3 przy programowanym widmie obciążeń stosowanym w badaniach zmęczeniowych skrzydeł statków powietrznych. Prędkości pękania wyznaczone z pomiarów długości pęknięć na powierzchni próbek porównywano z cechami makro- i mikrobudowy powierzchni pęknięć. Uzyskano dobre rezultaty w możliwości rekonstruowania przebiegu pękania.

EN

Fatigue crack growth rate for the 2924-T3 aluminium alloy sheet under programmed loading and the stability of a growth rate reconstruction on the base of microfracture analysis were the subject of the paper. Load program used in the fatigue test corresponded to a flight simulation spectrum of the aircraft wing structure. The crack growth rate estimated on the specimen surface was compared with this one estimated on the base of the fatigue striations spacing. A correlation between the applied load and the formation of the growth lines and the fatigue striation systems on the fracture surface was analysed in macro- and microscales. The results confirm the ability of the crack growth rate reconstruction on the base of microfracture analysis.

5

O możliwej przyczynie charakterystycznego rozwoju krótkich pęknięć zmęczeniowych w stopie tytanu WT3-1

Kocańda D., Kocańda S., Mierzyński J., Łunarska E.

Zeszyty Naukowe Politechniki Świętokrzyskiej. Mechanika

|

2003

|

Z. 78

261-268

PL

W artykule starano się wyjaśnić częściowo kruchy charakter rozwoju krótkich pęknięć zmęczeniowych w próbkach ze stopu tytanu WT3-1 przy jednoczesnym zginaniu ze skręceniem. Zwrócono uwagę na możliwość wnikania wodoru do powstających i powiększających się mikropęknięć. W tym celu zmierzono zawartość wodoru w próbkach, którego zwiększone stężenie w warstwie wierzchniej strefy pękania może być odpowiedzialne za wycinki kruchego pękania.

EN

Attempt was undertaken in order to explain partly brittle fracture observed in the range of fatigue short crack growth in he VT3-1 titanium alloy specimens tested under complex cyclic bending - torsion loading. This mechanism of fracture can be reasulted both from absorption of atmospheric hydrogen and its penetration inside the faces of nucleated and propagation microcracks in the surface layer. For this reason capacity of the hydrogen has been determined for the examined specimens.

6

Prędkość pękania a mikrobudowa powierzchni pęknięć zmęczeniowych w lotniczm stopie aluminium 2024-T3

Kocańda D., Kocańda S., Torzewski J.

Biuletyn Wojskowej Akademii Technicznej

|

2003

|

Vol. 52, nr 12

141-156

PL

Zbadano prędkość zmęczeniowego pękania w lotniczym stopie aluminium 2024-T3 przy jednostronnie zmiennym rozciąganiu i przy wybranym widmie naprężeń z przeciążeniami. Prędkości pękania obliczone na podstawie pomiarów długości pęknięć okazały się tożsame z elektronooptycznie ujawnionymi odległościami pomiędzy prążkami na powierzchni pęknięć przy niezmiennej amplitudzie obciążenia. Układy prążków przy widmie naprężeń z przeciążeniami dość wiernie oddały w skali mikroskopowej przebieg naprężeń. Przeciążenia nie zaznaczyły się jednak na wykresach prędkości pękania określonej konwencjonalnymi metodami.

EN

Fatigue crack growth rate for the 2024-T3 aluminium alloy sheet was investigated under two cyclic load cases: zero-to tension (R=-0.1) and a selected load spectrum with multiple overloads imposed in the constant stress amplitude load. Experimentally determined growth rates were compared with these ones that were estimated on the base of fatigue striations spacing on the fracture surface. Very good correspondence between these items was obtained for constant stress amplitude. However, in the case of load spectrum with overloads its influence on the crack growth rate behaviour could be legible only in a microscopic scale in the form of suitable fatigue striation systems. The conventional plots of crack growth rate did not confirm this latter one.

7

Modelling of fatigue short crack growth in a polycrystalline metal under reversed torsion

Kocańda D., Kocańda S.

Biuletyn Wojskowej Akademii Technicznej

|

2003

|

Vol. 52, nr 8-9

205-223

EN

Fatigue crack growth damage accumulation in polycrystalline material in high cycle fatigue is considered in the paper. Special attention has been focused on prediction short crack growth in an elastic-plastic material under reversed cyclic torsion. Fatigue crack growth is analysed separately in three stages: as a small crack on the slip band plane (stage I), microstructurally short crack (stage I-like) and physically short one (stage II). In the model stage I of a crack is affected by a local elastic-plastic stress field resulted from a dislocation pile-up at the grain boundaries or a stress concentration at a crack tip. For predicting stage II of physically short crack a stochastic approach which incorporates two-parameter Weibull distribution of crack growth is proposed. Dynamics of crack growth in time is described by the Fokker-Planck partial differential equation. Ability of the model for prediction fatigue crack growth under reversed torsion has been verified using experimental data gathered for a 0.45% carbon steel fatigued under reversed torsion.

PL

W pracy modeluje się kumulację uszkodzeń zmęczeniowych w polikrystalicznym metalu w zakresie wytrzymałości zmęczeniowej wysokocyklowej. Szczególna uwaga jest skupiona na przewidywaniu wzrostu krótkich pęknięć zmęczeniowych w sprężysto-plastycznym metalicznym materiale w warunkach symetrycznego skręcania. Wzrost pęknięć jest analizowany oddzielnie w trzech przedziałach: jako wzrost małych pęknięć w płaszczyźnie pasma poślizgu (etap I), wzrost mikrostrukturalnie krótkich pęknięć (etap II) i fizycznie krótkich pęknięć (etap III). W rozważanym modelu etap II wzrostu pęknięcia zachodzi w lokalnym spężysto-plastycznym polu naprężeń wynikającym ze spiętrzenia dyslokacji na granicy ziarna lub z koncentracji naprężeń przed wierzchołkiem pęknięcia. Dla przewidywania wzrostu fizycznie krótkich pęknięć w etapie III zaproponowano stochastyczne podejście wraz z założoną funkcją rozkładu Weibulla definiującą prawdopodobieństwo przyrostu długości pęknięcia w czasie. Dynamikę wzrostu pęknięcia w czasie opisuje cząstkowe równanie różniczkowe typu Fokkera-Plancka. Poprawność modelu jest sprawdzana dla pęknięcia rozwijającego się w stali 45 pod wpływem symetrycznego skręcania.

8

Pęknięcia zmęczeniowe w elementach z karbem ze stopu tytanu WT3-1

Kocańda D., Kocańda S., Mierzyński J.

Biuletyn Wojskowej Akademii Technicznej

|

2000

|

Vol. 49, nr 5

35-55

PL

Zbadano powstawanie i rozwój krótkich i długich pęknięć zmęczeniowych w elementach z karbem ze stopu tytanu WT3-1, poddanych symetrycznemu skręcaniu i symetrycznemu zginaniu. Opisano źródła pęknięć i charakterystyczne cechy ich rozwoju. Podano wykresy prędkości pękania. Do analizy mechanizmu rozwoju pęknięć posłużono się elektronooptycznymi badaniami powierzchni pęknięć.

EN

Fatigue short and long crack growth in notched specimens made of the VT3-1 titanium alloy was investigated. Test were conducted under reversed cyclic torsion and cyclic bending. Crack initation sites and characteristic features of crack growth were revealed. The plots of crack growth rate against the cycles ratio were presented in the paper. The observations of fracture surfaces made by using the electron microscope allowed to establish mechanism of the cracking.

9

Algorytm numerycznego całkowania równań konstytutywnych termo-sprężysto-lepkoplastyczności

Dornowski W.

Biuletyn Wojskowej Akademii Technicznej

|

2000

|

Vol. 49, nr 3

32-49

PL

W pracy przedstawiono algorytm numerycznego całkowania związków konstytutywnych termo-sprężysto-lepkoplastyczności, spełniający zasadę obiektywności materialnej z uwagi na całkowity ruch (translacja, obrót i odkształcenie) elementu konstrukcyjnego. Wykorzystano własności opisu konwekcyjnego. Istotą tego algorytmu jest mieszane ujęcie (jawno-niejawne) przyrostowego prawa płynięcia plastycznego. Sposób określania stanu naprężenia dla deformacji niesprężystej bazuje na iteracyjnym rozwiązaniu dynamicznego warunku plastyczności ze względu na normę tensora prędkości deformacji lepkoplastycznej. Omówiono model konstytutywny, który stanowi przedmiot analizy numerycznej. Zamieszczono rezultaty obliczeń numerycznych, ukazujące efektywność proponowanej procedury.

EN

In this paper a new numerical integration algorithm for thermo-elasto-viscoplastic constitutive equations is given. This algorithm satisfies the principle of material obiectivity with respect to the total motion (translation, rotation and strain) of a structural element. For this purpose, the properties of convective description are used. The explicit/implicit integration scheme for the plastic flow rule is the essential part of the proposed algorithm. The method of determining the stress state for inelastic deformations is based on the iterative solution of the dynamic vield condition with respect to the norm of the viscoplastic deformation rate tensor. The constitutive model being the subject of numerical analyses is described. Results of numerical calculations, which show an excellent performance of the proposed procedure, are included.

10

Efekt termosprężysty w para- i ferromagnetykach obciążonych cyklicznie

Kaleta J., Moczko P.

Zeszyty Naukowe Politechniki Świętokrzyskiej. Mechanika

|

1999

|

Z. 68, t. 1

197--204

PL

W pracy przedstawiono możliwości aplikacyjne efektu termosprężystego do badań procesu zmęczenia metali. Obiektem badań był wybrany ferromagnetyk (żelazo Armco) i paramagnetyk (stal austenityczna 1H18N9T). Wykorzystując termopary nowej generacji o małej bezwładności cieplnej sprawdzono poprawność prawa Kelvina. Wykazano jego odstępstwo w przypadku ferromagnetyków oraz zgodność w przypadku paramagnetyków. Uzyskane rezultaty wykorzystano następnie do badania przemiany martenzytycznej w metastabilnej stali austenitycznej, w następstwie odkształcenia plastycznego. Dodatkowo rejestrowano energię odkształcenia plastycznego ΔW oraz sygnał magnetyczny H. Na potrzeby eksperymentu zestawiono układ pomiarowy, którego głównymi elementami był 16 - kanałowy analizator widma HP E1421A oraz pakiet oprogramowania HP-VEE 4.

EN

The paper presents possible applications of thermoelastic effect in fatigue tests of metals. The chosen ferromagnetic (type of ingot iron) and paramagnetic (austenitic steel 1H18N9T) were examined. Making use of the new generation, low inertia thermocouples, the Kelvin law was verified. The law holds for paramagnetic materials but the deviations were found for ferromagnetics. In subsequent the derived results were applied in examinations of plastic strain induced martensitic transformation (PIMT) in the metastable austenitic steel. In addition the plastic strain energy ΔW as well as magnetic signal H were registered. For the purpose of experiment the multichannel measurement system was completed. The main elements of it were: 16 channels spectrum analyser HP E1421A and the program system HP-VEE 4.