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.
W pracy omówiono podstawowe metody badawcze, wykorzystujące koncepcję pręta Hopkinsona, wykorzystywane do wyznaczania krzywych ściskania materiałów konstrukcyjnych w warunkach obciążeń udarowych. Ponadto zaprezentowano opracowane i wykonane w Instytucie Transportu Samochodowego stanowisko stosowane do badania charakterystyk mechanicznych materiałów przy dużych szybkościach odkształcania. Opisana aparatura posłużyła do wyznaczenia charakterystyk naprężenia w funkcji odkształcenia wybranych stopów. Na podstawie otrzymanych wykresów można ocenić wrażliwość badanych materiałów na szybkość odkształcania.
EN
Basic experimental methods based on the Hopkinson bar concept were discussed in this paper. The methods are used to determine compressive curves of materials under impact loading conditions. Moreover, the testing stand designed and fabricated in the Motor Transport Institute was introduced. The testing stand is used to analyse mechanical behavior of a materials at a high strain rates. Described equipment was applied to estimate stress-strain curves of selected structural materials. On the basis of the obtained characteristics strain rate sensitivity may be investigated.
The new fracture criterion taking into account stress triaxiality, strain rate and anisotropy is introduced in this paper. The model is capable to predict the influence of the loading direction on the fracture strain. The equation is applied to estimate the fracture locus of Ti6Al4V titanium alloy under quasi-static and dynamic loading regimes.
The paper presents the results of investigation on X30MnAlSi26-4-3 austenitic steel subjected to dynamic compression using the split Hopkinson pressure bar. The strain rate was 3700 s-1. The compression test was also carried out without the use of breaking rings and then true strain was about 0.3. The split Hopkinson pressure bar test take only few milliseconds to complete during which time it is impossible to transfer the excess heat out of the specimen, therefore the test must be carried out in adiabatic conditions and so the increase of the temperature caused by the work of plastic deformation had to be calculated. The stepping load method was used in order to evaluate the effect of adiabatic heating on the properties of steel which allowed to maintain the isothermal deformation conditions. The paper presents the comparison of results obtained during deformation under adiabatic and isothermal conditions in correlation to structure changes occurring in course of dynamic compression.
Współczesne techniki projektowania wykorzystujące metodę elementów skończonych wymagają zastosowania modeli materiałowych opisujących wpływ odkształcenia, temperatury oraz szybkości odkształcania na naprężenie plastycznego płynięcia. Do oceny wrażliwości na szybkość odkształcania wykorzystuje się maszyny serwo-hydrauliczne oraz pręt Kolsky’ego, odpowiednio w quasi-statycznym i dynamicznym zakresie szybkości odkształcania. W pracy przedstawiono zasadę działania pręta Kolsky’ego oraz przegląd podstawowych rozwiązań wykorzystujących tą metodykę. Przegląd zawiera metody umożliwiające badania w warunkach obciążeń rozciągających wraz z opisem typowej geometrii próbek stosowanych w przypadku badania blach. W dalszej kolejności zaprezentowano opracowane i wykorzystywane w Instytucie Transportu Samochodowego stanowisko do udarowego rozciągania materiałów wykorzystujące zasadę wstępnego naprężenia pręta inicjującego. Urządzenie zostało wykorzystane do oceny właściwości mechanicznych różnych materiałów konstrukcyjnych takich jak: stal „dual phase”, stal TRIP, komercyjnie czysty tytan oraz stop tytanu Ti6Al4V w warunkach obciążeń udarowych.
EN
The modern designing techniques based on the finite element method requires application of the material models describing influence of strain, temperature and strain rate on the flow stress. In order to determine stain rate sensitivity servo-hydraulic testing machines and Kolsky bars are used, respectively, at quasi-static and dynamic loading regime. Principle of Kolsky bar technique and review of basic experimental arrangements using Kolsky methodology were presented in this article. The review incorporates both, tensile testing methods and geometry of typical specimen used for sheet testing. Subsequently, testing stand for the tensile impact loading conditions, using pre-tension Kolsky bar, developed in the Motor Transport Institute was introduced. The device was applied to estimate mechanical properties of various materials, i.e. dual phase steel, TRIP steel, commercially pure titanium and Ti6Al4V titanium alloy under dynamic loading conditions.
6
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W artykule omówiono typowe uszkodzenia stalowych obiektów mostowych, w szczególności obiektów zlokalizowanych na terenach silnie zurbanizowanych. Obiekty te są szczególnie narażone na występowanie wielu czynników przyspieszających proces ich degradacji, takich jak: zanieczyszczenie powietrza, prądy błądzące oraz duża ilość cykli obciążeń. Zasadniczym celem autorów było sformułowanie ogólnych zaleceń, których wdrożenie w sposób bezpośredni lub pośredni może przyczynić się do spowolnienia procesu degradacji stalowych obiektów mostowych. Dodatkowo zalecenia te mogą wpływać na zwiększenie bezpieczeństwa i komfortu użytkowników dróg oraz wydłużyć czas bezpiecznej eksploatacji tych obiektów. Zalecenia obejmujące fazę projektowania, budowy i eksploatacji obiektów mostowych sformułowano na podstawie wieloletnich doświadczeń nabytych podczas przeglądów drogowych i kolejowych obiektów mostowych o konstrukcji stalowej.
EN
The paper describes typical damage of steel bridge structures and in particular structures located in highly urbanized areas. These objects are especially prone to a number of factors that accelerate their process of degradation, such as air pollution, stray currents or a large number of load cycles. The main aim of the authors was to formulate general recommendations, the implementation of which may contribute, directly or indirectly, to slowing the degradation process of steel bridge structures. In addition, these recommendations may increase the safety and comfort of road users and extend the safe operation of these structures. Recommendations that cover the phases of the design, construction and operation of bridge structures were formulated on the basis of many years of experience, which was acquired during inspections of steel road and rail bridge structures.
Przedmiotem analizy była stal DP500 poddana wstępnym obciążeniom zmęczeniowym, a następnie rozciągana przy dużej szybkości odkształcania z wykorzystaniem pręta Hopkinsona. Stal typu DP (dual phase) jest często stosowana w konstrukcji samochodów osobowych z uwagi na dobry stosunek masy do wytrzymałości. Dobre parametry mechaniczne tej stali zapewniają odpowiedni stopień bezpieczeństwa pasażerów pojazdu w trakcie zderzenia. Aby prześledzić jak wstępne obciążenie zmęczeniowe zmienia rozkład odkształceń na powierzchni rozciąganej próbki, zastosowano metodę cyfrowej korelacji obrazu. Analizie poddano zarówno filmy zarejestrowane przy małej szybkości odkształcania (1.0x10-2 s -1 ) za pomocą systemu ARAMIS, jak też obrazy pochodzące z szybkiej kamery uchwycone w trakcie dynamicznej deformacji z użyciem pręta Hopkinsona (6.0x102 s -1 ). Na podstawie analizy mikrostrukturalnej stwierdzono, że wstępne obciążenie zmęczeniowe powoduje generowanie mikrouszkodzeń w badanym materiale. W związku z tym zmianie ulega także makroskopowo obserwowana charakterystyka naprężenieodkształcanie oraz rozkład odkształceń zastępczych Hubera-Misesa wyznaczony lokalnie metodą cyfrowej korelacji obrazu. Obserwowany w czasie badań wpływ wstępnego zmęczenia, to: obniżenie stopnia odkształcenia odpowiadającego wytrzymałości na rozciąganie, zmniejszenie wydłużenia do zerwania, wzrost granicy plastyczności i wytrzymałości na rozciąganie. Obserwowane efekty nasilają się ze zwiększeniem wartości naprężenia oraz liczby cykli wstępnego zmęczenia. Ponadto, wymienione zjawiska są bardziej intensywne w warunkach dynamicznej deformacji.
EN
The matter of analysis was DP steel exposed to the fatigue loadings and subsequently tested at tensional loadings under high strain rates using Hopkinson bar. The DP (dual phase) type steel, is often used in the construction of passenger cars due to the good weight to strength ratio. Good mechanical properties of this steel ensure an adequate level of safety of the vehicle occupants during a collision. In order to investigate influence of a pre-fatigue on the evolution of strain distribution on the surface of tested specimen a digital image correlation method was applied. The videos recorded at low strain rates (1.0x10-2 s -1 ) using ARAMIS system and images acquired by a fast camera during dynamic deformation performed using Hopkinson bar were analysed. On the basis of microstructural investigation it was found that pre-fatigue induces void coalescence in the tested material. As a consequence macroscopically observed stress-strain curve is modified and locally determined using digital image correlation method equivalent Huber-Mises strain pattern also changes. The effects observed as a consequence of pre-fatigue are as follows: reducing strain corresponding to ultimate tensile strength, lowering elongation, increase of yield stress and rise of ultimate tensile strength. Observed phenomenon magnitudes are more significant with the increase of number of initial fatigue cycles and cyclic stress amplitude. Moreover the effects are stronger at dynamic loading conditions. Application of digital image correlation method for analysing of strain distribution during high strain rate tensile tests of specimens made of pre-fatigued DP500 steel.
W artykule przedstawiono metodykę badania próbek wykonanych ze stopu tytanu Ti6Al4V w warunkach quasi-statycznych oraz dynamicznych, przeprowadzonego odpowiednio z wykorzystaniem maszyny wytrzymałościowej oraz metody zmodyfikowanego pręta Hopkinsona. Przebieg procesu rozciągania zastał przeanalizowany metodą cyfrowej korelacji obrazu, w wyniku czego otrzymano rozkład wartości odkształcenia na powierzchni badanych próbek. Na podstawie danych zarejestrowanych przez maszynę wytrzymałościową oraz uzyskanych z użyciem teorii propagacji fal sprężystych w prętach wyznaczono krzywe rozciągania dla poszczególnych prób. W oparciu o uzyskane charakterystyki materiałowe stworzono model, który umożliwił symulację procesu rozciągania z wykorzystaniem metody elementów skończonych w środowisku ABAQUS/Standard.
EN
This paper presents the testing methodology of specimens made of titanium alloy Ti6Al4V in the quasi-static and dynamic conditions. Tests was carried out using the testing machine and the split Hopkinson tensile bar method. The tensile process was analyzed by digital image correlation to give a strain distribution on the specimen surface. Based on data recorded from testing machine and data obtained using the theory of the elastic wave propagation in bars the tensile curves was created for each test. Furthermore the tensile test simulation was carried out using the gained material characteristics in the ABAQUS/Standard environment.
W publikacji przedstawiono wyniki badań dotyczących lepko-plastycznych właściwości komercyjnie czystego stopu tytanu oraz stopu Ti6Al4V. Analiza została przeprowadzona dla szerokiego zakresu szybkości odkształcania od 2 × 10⁻⁴s⁻¹ to 2 × 10³s⁻¹ z wykorzystaniem maszyny wytrzymałościowej oraz pręta Hopkinsona, odpowiednio w quasi-statycznym i dynamicznym zakresie obciążeń. Wpływ temperatury na krzywe ściskania został wyznaczony w zakresie temperatur od 23 do 400°C przy wykorzystaniu pręta Hopkinsona wyposażonego w piec. Na podstawie otrzymanych wyników przeprowadzono kalibrację współczynników modelu Johnsona–Cooka (J–C) opisującego lepko-plastyczne właściwości badanych materiałów. Badania właściwości mechanicznych zostały poparte analizą mikrostrukturalną, w celu określenia wpływu temperatury i szybkości odkształcania na mechanizm odkształcania.
EN
The paper presents results of tests concerning visco-plastic properties of commercially pure titanium and Ti6Al4V titanium alloy. The analyses were carried out at wide range of strain rates from 2 × 10⁻⁴s⁻¹ to 2 × 10³s⁻¹ using servo-hydraulic testing machine and Hopkinson bar at quasi-static and dynamic range of loadings, respectively. The influence of temperature on the compressive curves was determined within the range of temperatures from 23°C to 400°C applying Hopkinson bar equipped with temperature chamber. Taking into account obtained results, the coefficients of Johnson–Cook (JC) constitutive model were calibrated. Mechanical investigations were accompanied by microstructural analysis in order to determine influence of temperature and rate of deformation on the plastic deformation mechanisms.
W artykule zaprezentowano program symulacyjny do obliczania stopnia rozładowania baterii akumulatorów i zapotrzebowania na energię, przykładowego samochodu elektrycznego, poruszającego się w jednym, podstawowym cyklu jazdy miejskiej, zgodnie z wymaganiami Regulaminu 101 Europejskiej Komisji gospodarczej (ECE). Zamieszczono również uwagi dotyczące zasilania pojazdów elektrycznych z odnawialnych źródeł energii.
EN
The computer application which allows to simulate the state of charge of the batteries and energy demand of the selected electric vehicle was presented in this paper. The software was used to calculate energy flow during the urban cycle according to the Regulation No. 101 of the UN ECE. Moreover, the comments concerning electric vehicles charging using the renewable energy sources were included.
W artykule przedstawiono wyniki badań dotyczących lepko-plastycznych właściwości komercyjnie czystego tytanu oraz stopu TiAl6V4. Analiza została przeprowadzona dla szerokiego zakresu szybkości odkształcania od 2x10-4s-1 do 2x103s-1 z wykorzystaniem maszyny wytrzymałościowej oraz pręta Hopkinsona, odpowiednio w quasi-statycznym i dynamicznym zakresie obciążeń. Wpływ temperatury na krzywe ściskania został wyznaczony w zakresie od 23°C do 400°C, przy wykorzystaniu pręta Hopkinsona wyposażonego w piec. Na podstawie otrzymanych wyników przeprowadzono kalibrację współczynników modelu Johnsona-Cooka opisującego lepko-plastyczne właściwości badanych materiałów.
EN
The paper presents result of the analysis of the visco-plastic properties of commercially pure titanium and TiAl6V4 titanium alloy. The investigation were carried out for the wide range of strain rates from 2x10-4s-1 do 2x103s-1 using servo-hydraulic testing machine and Hopkinson bar for the quasi-static and dynamic loading regime, respectively. The influence of the temperature on the compressive curves was determined within range of temperatures from 23°C do 400°C using Hopkinson bar equipped with furnace. Calibration of the Johnson-Cook’s constitutive relation taking into account visco-plastic properties of tested materials was carried out on the basis of experimental results.
Celem badań przedstawionych w niniejszej publikacji była analiza rozkładu temperatury oraz naprężeń zastępczych Hubera-Misesa wewnątrz zaworu wydechowego w czasie zimnego rozruchu silnika. Ponadto wyznaczono wartość odkształceń dla wybranych punktów powierzchni zaworu. Obliczenia zostały przeprowadzone w środowisku ABAQUS Standard. Warunki brzegowe wykorzystane w symulacji MES obejmowały temperaturę gazu w komorze spalania oraz w kanale wylotowym, a także temperaturę gniazda zaworowego oraz prowadnicy. Ponadto przeprowadzono obliczenia naprężenia występującego w zaworze na skutek działania siły sprężyny zaworowej, która dociska zawór do gniazda zaworowego. Największą wartość temperatury dochodzącą do 900oC stwierdzono w talerzyku zaworu wykonanego ze stopu tytanu Ti6Al4V. Natomiast dla stali zaworowej oraz tytanu temperatura maksymalna wynosiła ok. 700oC. Zawór wykonany ze stopu tytanu nagrzewał się do najwyższej temperatury, powodując jednocześnie powstawanie największych naprężeń wewnętrznych.
EN
The goal of the investigation presented in this paper was Analysis of temperature and equivalent Huber-Mises stress distribution inside outlet valve during cold start of engine. Moreover the displacement values at selected surface areas were determined. The computations were carried out using ABAQUS Standard environment. Boundary conditions applied in the FEM simulation took into account gas temperature in the combustion chamber and outlet channel and temperature of valve seat and valve guide. Moreover a stress distribution in the valve due to load of valve spring were estimated. The highest temperature, equal to 900oC was found in the valve made of titanium alloy Ti6Al4V, whereas the temperature for valve steel and titanium was equal to 700oC. The valve made of titanium alloy reaches highest temperature, as a consequence highest internal stress were found in this material.
13
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W pracy przedstawiono wyniki pomiarów przeprowadzonych w trakcie ładowania pojazdu elektrycznego, przy użyciu energii elektrycznej pochodzącej z paneli fotowoltaicznych umieszczonych na zadaszeniu miejsca postojowego. Na potrzeby analizy wykorzystano komercyjny system fotowoltaiczny, samochód elektryczny wyposażony w pakiet akumulatorów żelowych i sterowany przez falownik silnik asynchroniczny. Przeprowadzone badania pozwoliły wyznaczyć ilość energii, którą użytkownik pojazdu może uzyskać ze źródeł odnawialnych podczas codziennej eksploatacji.
EN
The paper presents the results of measurements carried out during charging of the electric vehicle, using electricity from the photovoltaic panels located on the canopy of a parking shelter. For the purpose of the analysis, the commercial photovoltaic system and electric car equipped with a gel battery pack and asynchronous motor controlled by the inverter, were used. Performed studies allowed to determine the amount of energy that the vehicle user can obtain from renewable sources in the course of the daily exploitation.
The influence of the initial fatigue loading on tensile characteristics of the TiAl6V4 titanium alloy is presented in this work. For cumulative fatigue damage equal to 0.75, a decrease in the pre-fatigue amplitude leads to a lowering in the elongation. Moreover, independent of the amplitude, the loading induces an increase in the yield stress by approximately 100MPa. An increase in the number of pre-fatigue cycles at a constant amplitude results in a decrease in the elongation. Such mechanical behaviour is related to the cyclic hardening effect and the development of fatigue damage, which clearly affects the tensile characteristics of the alloy.
W artykule przedstawiono wyniki badań systemu przekształtnikowego wraz z układami sterowania, zbudowanego dla demonstratora stacji ładowania baterii elektrochemicznych. W pierwszej części pracy przywołano najważniejsze założenia projektu. W kolejnych częściach zaprezentowano wyniki zarejestrowane podczas pracy układu w warunkach laboratoryjnych oraz w warunkach rzeczywistych.
EN
The paper presents the results of research of the power electronics conversion system proposed for electrochemical batteries charging station supported by photovoltaic sources. The research results were obtained in laboratory set-up with PV emulator, as well as in setup with real PV sources. The main assumptions of project are described in the first part of the paper. The second part describes results of operation of demonstration unit.
Artykuł przedstawia porównanie algorytmów MPPT dla źródeł fotowoltaicznych. Do badań wybrano trzy najczęściej wykorzystywane algorytmy. Przedstawiono ich krótką charakterystykę wraz ze strukturą graficzną. Następnie pokazano wyniki badań komputerowych oraz na stanowisku laboratoryjnym. W ostatniej części pracy przedstawiono wnioski oraz określono kierunek kontynuacji badań.
EN
The article presents comparison and the study of the maximum power point tracking (MPPT) methods in the different sunshine conditions. The paper shows the simulation studies and the laboratory tests of three MPPT techniques from the literature, which has been chosen for analysis at the angle of a few aspects e.g. the implementation in the microcontrollers system. The short description of the MPPT techniques is included and the authors present all algorithms, which have been implemented in the microcontroller. In the last part of the article the summary is presented.
The results of energy absorbing analysis of VP159 austenitic steel and LH556 cast alloy were presented in this article. The assessment was carried out on the basis of drop-weight tower perforation test at impact energy equal to 500J and striker velocity equal to 12,5 m/s. Moreover, the basic mechanical properties of both tested materials were estimated in order to calibrate coefficients of the Johnson-Cook visco-plasticity model and Johnson-Cook damage initialization criterion as well. Subsequently, both models were applied for the finite element method simulation of perforation process. The reasonable agreement between measured and calculated shape of energy absorption curves were obtained for steel and cast alloy as well.
PL
W pracy przedstawiono wyniki analizy zdolności do pochłaniania energii blach wykonanych ze stali austenitycznej typu VP159 oraz staliwa LH556. Ocenę przeprowadzono wykorzystując test przebijania wykonany z użyciem młota opadowego przy energii uderzenia 500J i prędkości iglicy równej 12,5 m/s. Dodatkowo wyznaczono także charakterystyki mechaniczne obu materiałów. Na tej podstawie dokonano kalibracji modelu lepko-plastyczności Johnsona-Cooka oraz oszacowano kryterium inicjalizacji uszkodzenia Johnsona-Cooka. Następnie modele zostały wykorzystane do symulacji procesu przebijania z użyciem MES. Zarówno dla stali jak i staliwa uzyskano dobrą zgodność pomiędzy zmierzonymi i obliczonymi krzywymi pochłaniania energii.
18
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
This article presents the results of stop lamp visibility analysis. The lamp was especially designed to enable changing of the luminance and lightning surface. The research were carried out on the group of the observers for three various lighting conditions and a few luminance and lighting surface combinations. The results shows that change of the lighting surface combined with luminance change allows to significantly increase readability of the visual signs and improve observation comfort as well.
PL
W pracy podjęto problem oceny postrzegania światła hamowania, która pozwala uwzględnić oprócz światłości także luminancję i powierzchnię świetlną klosza. Urządzenie zostało wykorzystane do przeprowadzenia badania ankietowego na grupie obserwatorów. Na podstawie uzyskanych wyników stwierdzono, że optymalne postrzeganie światła hamowania w różnych warunkach obserwacji zależy nie tylko od światłości, ale także od luminancji i powierzchni świetlnej klosza.
19
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
This paper presents the proposed new model of energy consumption by electric car, determined based on the course of the velocity. The model has been verified by comparing with the results obtained on a chassis dynamometer under the conditions described in the New European Driving Cycle (NEDC). A good compliance with both momentary and total electrical energy consumption while driving was obtained. The model can be used to analyze the distribution of charging stations locations that will allow quick charging or replacement of traction batteries to extend the range of electric cars.
PL
W pracy przedstawiono propozycję nowego modelu zużycia energii przez samochód elektryczny, wyznaczanego na podstawie przebiegu prędkości. Model został zweryfikowany przez porównanie z wynikami uzyskanymi na hamowni podwoziowej w warunkach opisanych w europejskim cyklu miejskim. Uzyskano dobrą zgodność zarówno chwilowego, jak i całkowitego zużycia energii elektrycznej w trakcie jazdy. Opracowany model może zostać wykorzystany do analizy rozmieszczenia stacji ładowania, które umożliwią szybkie ładowanie lub wymianę akumulatorów trakcyjnych w celu zwiększenia zasięgu samochodów elektrycznych.
The paper presents the results of the analysis of the striker shape impact on the shape of the mechanical elastic wave generated in the Hopkinson bar. The influence of the tensometer amplifier bandwidth on the stress-strain characteristics obtained in this method was analyzed too. For the purposes of analyzing under the computing environment ABAQUS / Explicit the test bench model was created, and then the analysis of the process of dynamic deformation of the specimen with specific mechanical parameters was carried out. Based on those tests, it was found that the geometry of the end of the striker has an effect on the form of the loading wave and the spectral width of the signal of that wave. Reduction of the striker end diameter reduces unwanted oscillations, however, adversely affects the time of strain rate stabilization. It was determined for the assumed test bench configuration that a tensometric measurement system with a bandwidth equal to 50 kHz is sufficient.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.