Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Analysis of the tensile process energy consumption of coniferous wood exposed to seawater

Roman Kamil

Inżynieria Materiałowa

|

2024

|

Vol. 45, nr 1

12--22

EN

The woodworking industry is notorious for its use of wood, despite the availability of laminates and other sub-materials. In the marine industry, it is used in the construction of boats, yachts, and other marine structures. In this study, tensile properties of coniferous species were examined as a function of salty water exposure for different periods of time. In coniferous woods such as pine, larch, and spruce, wood strength is determined by its ability to undergo tension and compression over time. Different mechanical strengths of wood soaked in water with a salinity of 7‰ were determined. According to the data, the salinity value corresponds to the average salinity on the Polish Baltic coast. As a result of the experiments, it can be concluded that the applied medium directly affects the species and structure of the wood. The parameters of wood are affected differently by soaking depending on its species. The tensile strength of pine was enhanced after incubation in seawater. By soaking other specimens in saltwater for a certain period of time, the study demonstrated different strength parameters. Wood exposed to salty water was compared to native wood in this study to determine its tensile properties. In conclusion, soaking wood in a certain medium significantly alters its mechanical properties. Analysis showed that all samples had an average strength between 5.4MPa and 102.04MPa. There was a slight difference in strength results for each wood species over time despite subsequent treatment cycles.

PL

Zbadano właściwości rozciągające gatunków drzew iglastych w funkcji ekspozycji na słoną wodę przez różne okresy czasu. Określono różne wytrzymałości mechaniczne drewna nasączonego wodą o zasoleniu 7‰, które odpowiadało średniemu zasoleniu na polskim wybrzeżu Bałtyku. Stwierdzono, że zastosowane medium wpływa bezpośrednio na gatunek i strukturę drewna. Nasączanie wpływa w różny sposób na parametry drewna w zależności od jego gatunku. Wytrzymałość na rozciąganie sosny została zwiększona po inkubacji w wodzie morskiej. W badaniach wykazano odmienne parametry wytrzymałościowe, mocząc różne próbki w słonej wodzie przez pewien czas. Drewno wystawione na działanie słonej wody porównano z drewnem naturalnym, aby określić jego właściwości rozciągające. Namoczenie drewna w określonym medium znacząco zmienia jego właściwości mechaniczne. Analiza wykazała, że wszystkie próbki miały średnią wytrzymałość 5,4–102,04 MPa. Zaobserwowano niewielką różnicę w wynikach wytrzymałości dla każdego gatunku drewna w czasie, pomimo kolejnych cykli obróbki.

2

Analysis of Friction Forces in the Process of Forming Moulding Mass

Szewczyk Marek, Szwajka Krzysztof

Tribologia

|

2023

|

nr 1

65--75

EN

Accelerated wear of the moulds' inner surface used in forming loose masses contributes to its frequent replacement or regeneration. This wear is indirectly influenced by the high pressure accompanying the compaction process, but the main cause of accelerated wear is the friction that occurs between the die and the compacted medium. Knowing that the value of the internal pressure in the moulded medium changes with the change of the distance from the punch, in order to properly understand the phenomena accompanying the friction that occurs in the mould during the pressing process, its characteristics must be determined. The paper analyses the distribution of forming pressure inside the mould during the compaction of high-silica sand. The deformation on the die surface was measured using strain gauges, and x-ray tomography was used to visualise the compaction of high-silica sand during the compaction process. The usefulness of an indirect method for measuring the friction coefficient based on the analysis of die deformation has been demonstrated.

PL

Przyśpieszone zużycie powierzchni wewnętrznej form, stosowanych w procesach formowania mas sypkich, przyczynia się do częstej jej wymiany lub regeneracji. Na zużycie to pośrednio wpływa wysokie ciśnienie towarzyszące procesowi zagęszczania, ale główną przyczyną mającą wpływ na przyspieszone zużycie jest tarcie, które występuje pomiędzy matrycą a medium zagęszczanym. Wiedząc, że wartość ciśnienia wewnętrznego w medium formowanym zmienia się wraz ze zmianą odległości od stempla, dla prawidłowego zrozumienia zjawisk towarzyszących tarciu, które zachodzi w formie podczas procesu prasowania, należy więc określić jego charakterystykę. W pracy przeanalizowano rozkład ciśnienia formującego wewnątrz formy podczas zagęszczania piasku wysokokrzemionkowego. Odkształcenie na powierzchni matrycy mierzono za pomocą tensometrów. W celu zobrazowania zagęszczania piasku wysokokrzemionkowego podczas procesu zagęszczania zastosowano tomografię rentgenowską. Wykazano przydatność zastosowania pośredniej metody do pomiaru współczynnika tarcia opartej na analizie odkształceń matrycy.

3

Destruction of high pressure vessels in pipeline structures

Rahimova Mahluqa S., Abbasov Sakit H., Ahmadov Alihikmat A.

Nafta-Gaz

|

2023

|

R. 79, nr 5

360--364

EN

The article indicates that engineering design criteria do not provide measures to prevent failures; this is evidenced by the occurrence of many accidents. Fracture prevention criteria should be derived from the principles of fracture mechanics, what should be developed further. However, the current concepts of fracture mechanics, when properly applied, provide an opportunity to ensure the reliability of the structure or organise the supervision of expensive structures to ensure their safe operation. These methods of preventing damage can be divided into two large groups: 1) checking for the formation of cracks and 2) monitoring their development. Both methods are based on similar principles; it would be easier to explain them with examples. To ensure the safe operation of the pressure vessel used in the reactor, the maximum allowable initial crack size should be known. The size of this crack should not expand to a critical point during the entire operation of the reactor. Knowing how the process of crack propagation proceeds and how the structure behaves during failure, it is possible to calculate the critical size of the defect and, based on this, calculate the maximum allowable size of the crack at the beginning of operation. Proper inspection of the new vessel will eliminate the possibility of shells that are larger than the original size. Checking for the presence of cracks, and determining their rate of growth during operation, presents significant difficulties. Therefore, checks should be avoided during operation. If the fracture and crack growth calculations, as well as the initial checks, are carried out correctly, then checks made during operation are an optional extra. However, in practice, such checks should still be performed. For vessels used in reactors, remote observation of crack growth using ultrasonic waves is a particularly useful method. If a crack is found, measures must be taken to either repair or replace the partially destroyed element.

PL

W artykule wskazano, że kryteria na etapie tworzenia projektu technicznego często nie uwzględniają środków zapobiegających awariom, o czym świadczą liczne wypadki przy pracy. Kryteria zapobiegania powstawaniu pęknięć powinny być wyprowadzane z zasad mechaniki powstawania pęknięć, co wymaga dalszego rozwoju. Jednak obecne koncepcje mechaniki powstawania pęknięć, przy ich właściwym stosowaniu, dają możliwość zapewnienia niezawodności konstrukcji lub zorganizowania nadzoru nad kosztownymi konstrukcjami, aby zapewnić ich bezpieczną eksploatację. Te metody zapobiegania uszkodzeniom można podzielić na dwie duże grupy: 1) kontrola pod kątem powstawania pęknięć, 2) monitorowanie ich wzrostu. Obie metody opierają się na podobnych zasadach i lepiej wyjaśnić je na przykładach. W celu zapewnienia bezpiecznej eksploatacji zbiornika ciśnieniowego używanego w reaktorze należy znać maksymalną dopuszczalną początkową wielkość pęknięcia. Wielkość takiego pęknięcia nie powinna wzrosnąć do wartości krytycznej przez cały czas pracy reaktora. Wiedząc, jak przebiega proces propagacji pęknięć i jak zachowuje się konstrukcja podczas uszkodzenia, można obliczyć krytyczną wielkość uszkodzenia i na tej podstawie obliczyć maksymalną dopuszczalną wielkość pęknięcia na początku eksploatacji. Prawidłowa kontrola nowego zbiornika wyeliminuje możliwość wystąpienia pęknięć większych niż o pierwotnym rozmiarze. Kontrole pod kątem obecności pęknięć i określenie tempa ich wzrostu podczas pracy wiążą się z dużymi trudnościami. Dlatego należy unikać wykonywania kontroli podczas pracy. Jeżeli obliczenia dotyczące pęknięć i ich wzrostu, jak również kontrole wstępne, zostały przeprowadzone prawidłowo, to kontrole podczas eksploatacji byłyby opcjonalnym dodatkiem. Jednak w praktyce takie kontrole i tak są przeprowadzane. W przypadku zbiorników używanych w reaktorach szczególnie przydatną metodą jest zdalna obserwacja wzrostu pęknięć za pomocą fal ultradźwiękowych. W przypadku stwierdzenia pęknięcia należy podjąć działania w celu naprawy lub wymiany częściowo zniszczonego elementu.

4

Development of Technologies for Mining Ores with Instable Hanging Wall Rocks

Pysmennyi Serhii, Chukharev Serhii, Kourouma Ibrahima Kalil, Kalinichenko Vsevolod, Matsui Anatolii

Inżynieria Mineralna

|

2023

|

no. 1

103--112

EN

Underground mines of Kryvyi Rih iron ore deposit apply room mining systems or systems with bulk caving of ore and overlying rocks in a ratio of 35% to 65%. Most mines prefer room mining systems with pillar caving due to high, technical and economic indicators. However, when mining certain areas, the problem arises of hanging wall rocks stability. Under the same mining and geological conditions of the deposit, stopes are stable in some areas, but in others waste rocks get in the stope from the side of the hanging wall when a slight exposure is created. Thus, in conditions of instable rocks of the hanging wall, development and improvement of the technology involving room mining is an urgent issue. Analysis of researchers reveals factors that significantly indluence stability of the hanging wall rocks and ore. The developed methods enable determining stability parameters and applying an improved option of room mining system in conditions of the instable hanging wall with the help of a protective ore pillar located at the instable hanging wall. Calculations performed demonstrate that application of the proposed mining system enables an increase in the iron content in the mined ore mass by 0.94%, the increased amount of the ore mass extracted and a profit of 18.73 thousand euros for the whole of a block.

PL

Kopalnie podziemne złoża rudy żelaza w Krzywym Rogu stosują systemy urabiania komorowego lub systemy z zawałem rudy i nadległych skał w stosunku 35% do 65%. Większość kopalń preferuje systemy eksploracji komorowej z zawałem filarowym ze względu na wysokie wskaźniki techniczne i ekonomiczne. Jednak podczas eksploatacji niektórych obszarów pojawia się problem ze stabilnością wiszących skał. W takich samych warunkach górniczo-geologicznych złoża stopnie na niektórych obszarach są stabilne, ale na innych skały płonne dostają się do stopu od strony wiszącej ściany, gdy powstaje niewielkie odsłonięcie. Dlatego też w warunkach niestabilnych skał wiszącej ściany pilnym zagadnieniem jest rozwój i doskonalenie technologii eksploatacji komorowej. Analiza badań ujawnia czynniki, które znacząco wpływają na stabilność wiszących skał i rudy. Opracowane metody umożliwiają wyznaczenie parametrów statecznościowych oraz zastosowanie udoskonalonego wariantu systemu eksploracji pomieszczenia w warunkach niestabilnej ściany wiszącej za pomocą filaru ochronnego rudy, znajdującego się przy niestabilnej ścianie wiszącej. Z przeprowadzonych obliczeń wynika, że zastosowanie proponowanego systemu urabiania umożliwia zwiększenie zawartości żelaza w wydobywanej masie rudy o 0,94%, zwiększenie ilości wydobywanej masy rudy oraz zysk w wysokości 18,73 tys. euro za cały blok.

5

Analiza potencjalnych przyczyn powstawania obciążeń zmęczeniowych w rurociągach ciśnieniowych

Nerkowski Mateusz, Kodura Apoloniusz

Gospodarka Wodna

|

2023

|

Nr 9

12--19

PL

Artykuł dotyczy zagadnień obciążeń zmęczeniowych w klasycznych instalacjach ciśnieniowych. Problem ten jest traktowany w dużej mierze marginalnie w procesie projektowania i analizy pracy instalacji. W pracy zaprezentowano podstawowe cechy materiałów używanych do budowy rurociągów ciśnieniowych, istotnych z punku widzenia obciążenia zewnętrznego. Zestawienie cech materiałowych odniesiono do materiałów wykorzystywanych współcześnie, z podziałem na rury wykonane z metali oraz ż tworzyw sztucznych. Omówiono wpływ obciążeń zmęczeniowych jako potencjalną przyczynę awarii. Przeanalizowano naprężenia wewnętrzne, zewnętrzne oraz czynniki środowiskowe wpływające na właściwości materiału rury. Wyniki analiz pozwoliły na sformułowanie wniosków, wskazujących na zmęczeniowy charakter obciążeń pochodzących od pulsacji ciśnienia. Wykazano, że zagadnienia uszkodzeń zmęczeniowych są istotnym czynnikiem, który powinien być brany pod uwagę przy projektowaniu instalacji i doborze materiałów.

EN

The article refers to the issue of fatigue loads in classic pressure installations. This problem is not a priority in the process of installation design and analysis of its operation. The article presents basic characteristics of materials used for construction of pressure pipelines, important from the external load point of view. The list of materials features was compared to the currently used materials, divided into pipelines made of metal and plastics. The authors discuss the impact of fatigue loads as a potential source of breakdown. They analyse internal, external strain and environmental factors having impact on the pipe material properties. The results of the analysis lead to conclusions pointing out to the fatigue character of loads originating from pressure pulsations. It indicates that the issue of fatigue loads is an important factor to be taken into consideration while designing the installation and selecting its construction materials.

6

Złożony stan naprężenia w gazociągu przesyłowym

Kostowski Wojciech, Kotula Natalia, Wilczek Ida, Nowak Grzegorz

Gaz, Woda i Technika Sanitarna

|

2023

|

Nr 7-8

15--21

PL

W artykule przedstawiono złożony stan naprężenia w gazociągu przesyłowym wywołany czterema czynnikami: ciśnieniem gazu, zmianami temperatury, zginaniem na placu budowy oraz naciskiem gruntu. Wyniki obliczeń analitycznych porównano z modelem numerycznym. Zaobserwowano różnice w przypadku naprężeń termicznych obwodowych, które są mniejsze wg modelu MES niż wyznaczane analitycznie. Stosowane metody projektowe można uznać za bezpieczne, o ile nie występują dodatkowe oddziaływania na całej długości gazociągu. Wobec niepewności wyniku wskazana jest weryfikacja obliczeń rożnymi metodami.

EN

The paper presents the complex stress state in a gas transmission pipeline caused by four factors: gas pressure, temperature changes, on-site bending and the soil gravity. The results of the analytical calculations are compared with the numerical model. The differences concern the hoop component of the thermal stress, which is lower obtained from the Finite Element Method than from the analytical method. The current design methods can be considered safe as long as there are no additional impacts along the entire length of the gas pipeline. In view of some uncertainty in the results, it is advisable to always verify the calculations with different methods.

7

Zasady prawidłowego doboru ogranicznika naprężeń do gwintowanego insertu w złożeniu elementów z tworzywa sztucznego

Jones Christie L.

Napędy i Sterowanie

|

2022

|

R. 24, nr 10

40--41

PL

Podobnie jak w przypadku gwintowanych insertów, ograniczniki naprężeń są używane w celu zapewnienia integralności połączeń śrubowych w zespołach elementów z tworzyw sztucznych [....] W zastosowaniach, w których element współpracujący jest również wykonany z tworzywa sztucznego, ogranicznik naprężeń jest niezbędny, aby uniknąć pełzania materiału lub osłabienia naprężeń w elemencie współpracującym w wyniku zmniejszenia sił tarcia w połączeniu gwintowanym...

8

Jak zakres ugięcia sprężyn krążkowych wpływa na ich wydajność

Leckfor John

Napędy i Sterowanie

|

2022

|

R. 24, nr 4

24--25

PL

Sprężyny krążkowe są podkładkami w kształcie stożka zaprojektowanymi tak, aby działały w przewidywalny i powtarzalny sposób. Można stosować je do przykładania obciążenia statycznego, gdy jest ono niemal stałe, lub w sytuacjach dynamicznych, gdy jest do nich wielokrotnie przykładane i usuwane. Zrozumienie, w jaki sposób charakterystyka obciążenia wpływa na ich działanie, jest kluczowe dla prawidłowego zaprojektowania systemu wykorzystującego sprężyny krążkowe.

9

Badanie wpływu kompozytowych rękawów naprawczych na wytrzymałość i stan naprężenia–odkształcenia odcinka rurociągu

Vytyaz Oleg, Ivasiv Orest, Rachkevych Ruslan, Deynega Ruslan

Nafta-Gaz

|

2022

|

R. 78, nr 10

733--739

PL

Na Ukrainie do transportu ropy i gazu wykorzystuje się tysiące kilometrów rurociągów stalowych. Są one stale narażone na działanie środowiska, zewnętrznych krótko- i długoterminowych obciążeń przesyłanych produktów. Wszystko to powoduje uszkodzenia materiału rurociągów, co skutkuje m.in. ubytkiem metalu na powierzchni, pojawieniem się wgnieceń, rys czy zagłębień. Wady te mogą znacznie skrócić żywotność uszkodzonych odcinków, a w niektórych przypadkach prowadzić do wypadków wiążących się z utratą przesyłanego produktu i szkodami w środowisku. Aby temu zapobiec, w praktyce rozpowszechniły się różne metody naprawy rurociągów w miejscach uszkodzeń, w tym stosowanie specjalnych rękawów naprawczych na rurociągach. Te ostatnie są wykonane zarówno ze stali, jak i z materiałów polimerowych, mają różnorodną konstrukcję i złożoność. Naukowcy i inżynierowie koncentrują się na rozwoju złączy rurowych. Jednocześnie, jak wykazał przegląd osiągnięć naukowych w tej dziedzinie, wymagają one dodatkowej uwagi w zakresie badania stanu naprężenia–odkształcenia uszkodzonych odcinków rurociągów w miejscach montażu rękawów naprawczych. Artykuł poświęcony jest temu problemowi. W szczególności przeprowadzono badania eksperymentalne wytrzymałości rurociągu w dwóch przypadkach: 1) bez istniejących wad; 2) z wadą i rękawem naprawczym. Ponadto, korzystając z podobnych danych początkowych, wykonano obliczenia przy użyciu trójwymiarowego modelowania ciała stałego oraz metody elementów skończonych. W rezultacie ustalono wyraźną korelację między wynikami doświadczeń polowych a modelowaniem matematycznym. Może to wskazywać na możliwość wykorzystania tego ostatniego do celów praktycznych jako prostszej metody realizacji. Ustalono, że montaż rękawa zmniejsza poziom naprężeń normalnych w sąsiedztwie wady o co najmniej 16%, a poziom naprężeń lokalnych przed frontem wady – do 86%. Jednocześnie montaż rękawa naprawczego może zwiększyć naprężenia obok wady nawet o 50%. Należy to uwzględnić podczas wykonywania prac naprawczych.

EN

Thousand kilometers of the steel pipelines are used in the Ukraine for the transportation of oil and gas. The influence of the environment, as well as long-term and short-term loads from piped product, have an effect on the pipelines. All these factors cause the destruction of the pipeline materials. As a result, the pipeline loses steel, becomes dented and scratched, and holes appear. These defects can significantly decrease the time of the exploitation of the damaged sections or can be the reason for emergency situations with the loss of the piped product, causing damage to the environment. There are different methods for the prevention of the above mentioned negative effects, such as using special sleeves for the repairing of the pipelines. These sleeves are made of steel or polymer materials and have different constructions and levels of complexity. The attention of researchers and engineers have been focused on designing the sleeves. But a review of the scientific works in the above mentioned direction shows that the research of the stress-strain state of the damaged sections of the pipelines with sleeves needs to be examined in more detail. This article shows a solution to this problem. Experimental research of the strength of a pipeline was done for two cases: 1) without defects: 2) with a defect and a sleeve. In addition, the calculation using 3D modeling and a finite elements method was done with similar input data. As a result, a clear correlation between the results of an experiment and mathematical modeling is shown. This shows that a method of mathematical modeling can be used for practical needs more simply. The mounting of sleeves decreases the level of the normal stresses around a defect at a 16% minimum; the level of local stresses in front of a defect is decreased by a maximum of 86%. At the same time, the mounting of a sleeve can increase the level of stress near to a 50% minimum. This fact should be considered during the repairing of the pipelines.

10

Nowa metoda badania kontaktu wiór-powierzchnia natarcia narzędzia skrawającego

Jemielniak Krzysztof

Mechanik

|

2022

|

R. 95, nr 4

28

PL

Zrozumienie procesów zachodzących w strefie kontaktu wióra z narzędziem skrawającym jest kluczem do zrozumienia zjawisk obciążeń termomechanicznych i zużycia narzędzia. Tu opisano nową metodykę odwzorowania rozkładu tarcia i naprężeń normalnych na powierzchni natarcia z użyciem narzędzi o częściowo ograniczonej długości kontaktu (CODK) w przy skrawaniu ortogonalnym.

11

Contactless ultrasonic method for determining knitted fabrics tension

Zashchepkina N. M., Zdorenko V. G., Markin M. O., Barilko S. V., Shipko D. O.

Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering

|

2022

|

Vol. 112, nr 1

13--24

EN

Purpose: of this paper is to provide operational tension control of fabric on knitting equipment using ultrasonic contactless transducers to improve the quality characteristics of the finished product. Design/methodology/approach: It has been established that the amplitude of ultrasonic waves passing through different zones of the textile material can be used to determine the tension of the knitted fabric over the entire width of its fabric. Findings: The possibility and expediency of determining the fabric tension on knitting equipment by using the ultrasonic contactless method has been shown. The tension of the knitted fabric in its manufacture is the main technological parameter, the value of which determines the physical, mechanical and consumer properties of the finished fabric, especially basis weight. The use of operational technological control of the tension of knitted fabrics directly during their production will improve the quality of finished products, and, accordingly, the reliability of use in personal protective equipment, in particular in body armour. It has been proposed to determine the tension of knitted fabrics in their production on knitting equipment by changing the amplitude of ultrasonic waves passing through the material under the action of tension, which also changes during the movement of the process equipment. The proposed contactless method is quite promising, since it has a number of significant advantages over the existing contact methods. In the course of the research, experimental measurements of the amplitude of ultrasonic waves have been carried out. These waves passed through samples of fabric of various materials while stretching. The samples of knitted fabrics were irradiated with an ultrasonic pulse signal with a wave frequency of 40 kHz. The samples of knitted fabrics from 58x2 Tex Kevlar threads and high molecular weight 44x3 Tex polyethylene yarns with double weave 1x1 elastic have been taken as a basis for the research. Research limitations/implications: For textile fabrics, the structure of which does not allow stretching through pores under the action of tension, it is necessary to additionally adjust the contactless sensors in frequency and capacity depending on the corresponding sample. Practical implications: The values of the measured amplitudes of ultrasonic vibrations that have passed the controlled material have been obtained. These values were compared with the amplitude of the waves passing through the fabric sample when the initial tension was applied to it. After that, the total current value of the tension of each sample of the knitted fabric in its three zones was determined. The distribution of the total tension in different zones of the sample material was also determined. Originality/value: The dependences of the amplitude of ultrasonic waves, transmitted through the textile material in its different zones, on the value of the total tension, and on the value of the distribution of the tension of the fabric over its entire width were obtained. The deviations δu of the tension display between the determination of this parameter by the standard and ultrasonic methods are shown. The deviations δU between the amplitudes of waves passing through different zones of the controlled fabric are also determined.

12

Zgrzewanie tarciowe z przemieszaniem blach cienkościennych z zastosowaniem podgrzewania

Ochałek Krzysztof

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2022

|

Vol. 89, nr 1

10--13

PL

W pracy przedstawiono podstawowe informacje na temat zgrzewania tarciowego z przemieszaniem. Skupiono się na problemie, jakim są występujące podczas zgrzewania odkształcenia cienkościennych blach ze stopu 2024 T351. W celu zniwelowania deformacji zaprojektowano i wykonano uchwyt z płytą podgrzewającą elementy zgrzewane. Zabieg podgrzewania zgrzewanych blach ma na celu obniżenie naprężeń chwilowych, a co za tym idzie zmniejszenie ich a wykonywano przy tych samych parametrach.

EN

The paper depicts basic information concerning Friction Stir Welding. The main focus revolves around a problem which is deformation of thin-walled plates made out of 2024 T351 alloy which occurs when the plates are welded. In order to reduce these deformations a mount with panel that heats up welded elements has been designed and produced. The procedure of heating up welded plates intends to reduce temporary tensions and as a consequence of that it also reduces the deformation of the plates. All tests of welding were conducted under the same parameters.

13

Numerical analysis of interfacial debonding of metal/ceramic bimaterial using FEM

Ramdoum Sara, Serier Boualem, Feo Luciano

Composites Theory and Practice

|

2022

|

R. 22, nr 3

130--134

EN

The bimaterials applied in various fields of industry consist mainly of ceramics and metal. Their damage is mainly due to the presence of residual stresses generated during their manufacture. The damaged area is closely related to the high production temperature. The aim of this study is to analyze the effect of these factors on the behavior of an interfacial and subinterfacial crack in the volume of alumina material. This behavior is studied in terms of variation of the stress intensity factor (SIF) in Modes I, II and III. A study by means of the finite element method (FEM) was carried out. This work demonstrates that the risk of sudden propagation of these cracks is all the more probable when the bimaterial is produced at high temperatures. The elastoplastic behavior of the metal considerably minimizes this risk by plasticizing the metal, which allows strong relaxation of the residual stresses.

14

Axisymmetric thermoelastic analysis of long cylinder made of FGM reinforced by aluminum and silicone carbide using DQM

Saeedi S., Kholdi M., Loghman A., Ashrafi H., Arefi M.

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2022

|

Vol. 22, no. 1

art. no. e48, 2022

EN

In this study, the thermoelastic stress analysis of a thick-walled cylinder made of functionally graded material (FGM) is investigated. The FGM is assumed a mixture of aluminum and silicone carbide in which the effective material properties are estimated through modified mixture law. Temperature distribution is obtained using the solution of one-dimensional heat transfer equation with the assumption of boundary condition. Solution procedure is developed based on the differential quadrature method. Effect of FGM characteristics such as percentages of ceramic particles at the outer side of cylinder's wall, and power of ceramic particles distribution, on the distribution of stress components, and temperature along the thickness are presented. In addition, stress distribution arising from the thermomechanical loading on structure, along the thickness are is investigated. Verification of the method, formulation and solution procedure is confirmed through comparison with available results in literature.

15

Zasady prawidłowego doboru ogranicznika naprężeń do gwintowanego insertu w złożeniu elementów z tworzywa sztucznego

Jones Christie L.

Napędy i Sterowanie

|

2021

|

R. 23, nr 6

44--45

PL

W zastosowaniach, w których element współpracujący jest również wykonany z tworzywa sztucznego, ogranicznik naprężeń jest niezbędny, aby uniknąć pełzania materiału lub osłabienia naprężeń w elemencie współpracującym w wyniku zmniejszenia sił tarcia w połączeniu gwintowanym.

16

Diagnostics of the strength and stiffness of the loader carrier system structural elements in terms of thinning of walls by numerical methods

Orobey Viktor, Nemchuk Oleksii, Lymarenko Oleksandr, Piterska Varvara, Sherstiuk Olha, Romanov Oleksandr, Tkachuk Kateryna

Diagnostyka

|

2021

|

Vol. 22, No. 3

73--81

EN

Modern gantry cranes are an indispensable element of large industrial and transport enterprises. Port handling equipment is operated under conditions of complex spatial loading of varying intensity, as well as under conditions when the walls of structural elements are thinned in the crane carrier system. During the operation of handling equipment in ports, at construction sites, in machine-building industries, in addition to the external load, aggressive media act on the carrier system elements, which leads to various types of wear: corrosive, abrasive and mechanical. Monitoring of the state of handling equipment structures is a very important task of diagnosing the state of the material of elements of the carrier system of cranes and transporting machines. An important and urgent scientific and technical problem of taking into account the influence of aggressive environment on the stress-strain state of the metal structures of gantry cranes is considered. It is noted that during corrosion, a significant thinning of the walls of structural elements occurs. The safety of crane operation requires this factor to be taken into account. It is proposed to use modern numerical methods for this, i.e. the boundary element method (BEM) and the finite element method (FEM). The implementation of these methods is performed in the Matlab programming and modeling environment (BEM), and the FEM is used in the Ansys package. In accordance with the technologies of these methods, the design diagrams of the lower girders and the crane structure as a whole were formed. Exact models of strain of crane elements during transverse bending and constrained torsion are given. Calculations of the stressstrain state of the crane metal structures have been performed. On the basis of a preliminary field study, a numerical model is proposed for diagnosing the strength and stiffness characteristics of the carrier system of handling equipment using the BEM and FEM, which has never been used in the world. Conclusions are drawn about the influence of the thinning of the walls of metal structures on the values of normal and tangential stresses.

17

Prediction of Fracture Stress with Regard to Porosity in Cast A356 Alloy

Sahin H., Atik M., Tezer F., Temel S., Aydin O., Kesen O., Gursoy O., Dispinar Derya

Archives of Foundry Engineering

|

2021

|

Vol. 21, iss. 4

21--28

EN

Production of the defect-free casting of aluminium alloys is the biggest challenge. Porosity is known to be the most important defect. Therefore, many cast parts are subjected to several non-destructive tests in order to check their acceptability. There are several standards, yet, the acceptance limit of porosity size and distribution may change according to the customer design and requirements. In this work, the aim was targeted to evaluate the effect of size, location, and distribution of pores on the tensile properties of cast A356 alloy. ANSYS software was used to perform stress analysis where the pore sizes were changed between 0.05 mm to 3 mm by 0.05 mm increments. Additionally, pore number was changed from 1 to 5 where they were placed at different locations in the test bar. Finally, bifilms were placed inside the pore at different sizes and orientations. The stress generated along the pores was recorded and compared with the fracture stress of the A356 alloy. It was found that as the bifilm size was getting smaller, their effect on tensile properties was lowered. On the other hand, as bifilms were larger, their orientation became the dominant factor in determining the fracture.

18

Creep Behaviors at 275°C for Aluminum-Matrix Nano-composite under Different Stress Levels

Azadi M., Behmanesh A., Aroo H.

Archives of Foundry Engineering

|

2021

|

Vol. 21, iss. 3

81--89

EN

Aluminum alloys, due to appropriate strength to weight ratio, are widely used in various industries, including automotive engines. This type of structures, due to high-temperature operations, are affected by the creep phenomenon; thus, the limited lifetime is expected for them. Therefore, in designing these types of parts, it is necessary to have sufficient information about the creep behavior and the material strength. One way to improve the properties is to add nanoparticles and fabricate a metal-based nano-composite. In the present research, failure mechanisms and creep properties of piston aluminum alloys were experimentally studied. In experiments, working conditions of combustion engine pistons were simulated. The material was composed of the aluminum matrix, which was reinforced by silicon oxide nanoparticles. The stir-casting method was used to produce the nano-composite by aluminum alloys and 1 wt.% of nanoparticles. The extraordinary model included the relationships between the stress and the temperature on the strain rate and the creep lifetime, as well as various theories such as the regression model. For this purpose, the creep test was performed on the standard sample at different stress levels and a specific temperature of 275 oC. By plotting strain-time and strain rate-time curves, it was found that the creep lifetime decreased by increasing stress levels from 75 MPa to 125 MPa. Moreover, by comparing the creep test results of nanoparticle-reinforced alloys and nanoparticle-free alloys, 40% fall was observed in the reinforced material lifetime under 75 MPa. An increase in the strain rate was also seen under the mentioned stress. It is noteworthy that under 125 MPa, the creep lifetime and the strain rate of the reinforced alloy increased and decreased, respectively, compared to the piston alloy. Finally, by analyzing output data by the Minitab software, the sensitivity of the results to input parameters was investigated.

19

Analysis of Fracture Mechanism of Cast Steel for Different States of Stress

Lachowski J., Borowiecka-Jamrozek J.

Archives of Foundry Engineering

|

2021

|

Vol. 21, iss. 2

29--34

EN

In this paper a plastic deformation and a damage evolution in low-carbon cast steel containing non-metallic inclusions are analysed experimentally and numerically. Two microstructures of the cast steel have been obtained after appropriate heat treatment. Tensile tests of smooth specimens and axisymmetric notched specimens have been performed. The notched specimens have the notch radii: 1 mm, 3 mm and 7 mm. Fractography of the specimens was carried out to observe fracture mechanisms. The mechanism depended on the stress state in the notched specimens. The fractography showed the existence of two fracture mechanisms: ductile failure and by shear. The process of the voids growth formed on the non-metallic inclusions was the process which included in the explanation of the damage mechanism. Modelling of deformation of the specimens has been used with the model suggested by Gurson, Tvergaard and Needleman. The model is implemented in the Abaqus finite element program. The computer simulation was performed using ABAQUS system. The computed output was compared with the experimental results obtained for specimens of the same shape.

20

Simulation of the stress-strain state of eccentrically compressed and tensioned reinforced concrete beams

Karpiuk Vasyl, Somina Yuliia, Maistrenko Oksana, Karpiuk Fedir

System Safety : Human - Technical Facility - Environment

|

2020

|

Vol. 2, nr 1

207--214

EN

The paper deals with the working peculiarities of the support zones of reinforced concrete elements subject to bending with due account of the eccentric compression and tension. The authors performed simulation of the stress-strain behaviour of the indicated structures with the aid of “Lira” software which results are shown in the graphical and tabulated form. The performed simulation allowed of tracing the work of the studied sample beams till collapse. Such approach made it possible to single out and generalize the main collapse patterns of the inclined cross-sections of the reinforced concrete elements subject to bending on which basis the authors developed the improved method to calculate their strength (Karpiuk et al., 2019).