Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

A new ANN rheological model of a comply polymer in temperature spectrum

Stręk Anna M.

Archives of Civil Engineering

|

2023

|

Vol. 69, nr 1

231--243

EN

The article presents modelling using artificial neural networks (ANN) of the phenomenon of creep of comply polymer SIKA PS which can be used in various applications in civil engineering. Data for modelling was gathered in compressive experiments conveyed under a set of fixed conditions of compressive stress and temperature. Part of the data was pre-processed by smoothing and rediscretisation and served as inputs and targets for network training and part of the data was left raw as control set for verification of prognosing capability. Assumed neural network architectures were one- and two-layer feedforward networks with Bayesian regularisation as a learning method. Altogether 55 networks with 8 to 12 neurons in varying structural configurations were trained. Fitting and prognosing verification was performed using mean absolute relative error as a measure; also, results were plotted and assessed visually. In result, the research allowed for formulation of a new rheological model for comply polymer SIKA PS in time, stress and temperature field domain with fitting quality of mean absolute relative error 1.3% and prognosis quality of mean absolute relative error 8.73%. The model was formulated with the use of a two-layer network with 5 + 5 neurons.

PL

Polimery podatne stanowią ważny materiał wykorzystywany w budownictwie oraz inżynierii lądowej. Ich zastosowania obejmują często połączenia klejone elementów konstrukcyjnych, mogą być wykorzystane do wzmocnienia zabytkowych konstrukcji murowych w miejsce uszkodzonej zaprawy, a także jako warstwy łączące w zabezpieczeniach przeciwzderzeniowych budynków przy zagrożeniu trzesieniami ziemi, jak również jako składniki dylatacyjne. Podane przykłady nie wyczerpują oczywiście zakresu stosowalności rozważanego materiału w budownictwie, pokazują jednak, że w czasie pracy może być on poddany długotrwałym stałym obciążeniom (np. ciężar własny) oraz ekspozycji na podwyższone temperatury - np. bezpośrednie promieniowanie słoneczne na murowaną zabytkową elewację w gorącym klimacie lub obiekty specjalne, w których jest radiacja cieplna. Znajomość zachowania materiału poddanego obciążeniu długotrwałemu w podwyższonej temperaturze może być wykorzystana także do polepszenia ochrony pożarowej budowli. W artykule zaprezentowano badania służące opracowaniu modelu reologicznego dla polimeru podatnego PS SIKA oraz nowa propozycja takiego modelu. Zastosowano obliczenia z wykorzystaniem sztucznych sieci neuronowych, dla których dane uczące oraz dane kontrolne stanowiły wyniki eksperymentalne. Eksperymenty polegały na ściskaniu próbek walcowych o średnicy d = 27 mm i wysokości ℎ = 54 mm. Czas obciążania wynosił około 100 h, zastosowano warunki stałe temperatury {20, 40, 60, 80}° oraz stałe warunki naprezenia {0.5, 1.0, 2.0} MPa w 12 kombinacjach.

2

Modelling the high‑temperature deformation characteristics of S355 steel using artificial neural networks

Olejarczyk-Wożeńska Izabela, Mrzygłód Barbara, Hojny Marcin

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2023

|

Vol. 23, no. 1

art. no. e1, 2023

EN

In this study, artificial neural networks were used to predict the plastic flow behaviour of S355 steel in the process of high-temperature deformation. The aim of the studies was to develop a model of changes in stress as a function of strain, strain rate and temperature, necessary to build an advanced numerical model of the soft-reduction process. The high-temperature characteristics of the tested steel were determined with a Gleeble 3800 thermo-mechanical simulator. Tests were carried out in the temperature range of 400-1450 °C for two strain rates, i.e. 0.05 and 1 s-1. The test results were next used to develop and verify a rheological model based on artificial neural networks (ANNs). The conducted studies show that the selected models offer high accuracy in predicting the high-temperature flow behaviour of S355 steel and can be successfully used in numerical modelling of the soft-reduction process.

3

Study on the shear creep characteristics of anchored jointed rock masses under creep fatigue loading

Song Yang, Li Yong-Qi

Journal of Theoretical and Applied Mechanics

|

2022

|

Vol. 60 nr 4

625--635

EN

To study creep characteristics of deep rock masses under low-frequency earthquakes and other loads, sandstone and marble samples were used to characterize soft rock and hard rock, respectively. Shear creep tests of anchored rock masses under fatigue loading were carried out by using the graded loading method. A new nonlinear rheological model was constructed to characterize mechanical properties of anchored rock masses under fatigue loading. Creep fatigue curves of soft rock and hard rock have clear creep characteristics including instantaneous, attenuation, steady-state and accelerated creep stages. This work provides new insights into the stability of rock masses.

4

New biomarkers for the assessment of fatigue evoked by long-term sleep deprivation based on pupillary light reflex using rheological models

Różanowski Krzysztof

Biocybernetics and Biomedical Engineering

|

2022

|

Vol. 42, no. 4

1162--1182

EN

Background: The pupillary reflex (PLR) can be used to describe the function of individual segments of the visual pathway. It is modulated by the autonomic nervous system (ANS) and clinical disorders. The results of the research on the PLR parameterization methods presented in the article show that it is possible to use the phenomenon of pupil contraction as a result of light stimulation to assess the level of sleepiness. Currently, the PLR reflex is mainly used as the primary tool to study the integrity of the sensory and motor functions of the eye. Emergency medicine physicians routinely test the pupil light reflex to assess brain-stem function. Methods: The study utilized a method for estimating the fatigue level caused by 48-hour sleep deprivation under standardized and controlled conditions through the development and implementation of the Kelvin-Voigt rheology model (KV), explaining the dynamics of the pupillary light reflex. The baseline parameters for the model were as follows: parasympathetic force (fp), sympathetic force (fs), pupil radius in rest conditions (r0), onset time: parasympathetic system (tp), onset time: sympathetic system (ts), product fp tp and product fs ts. These parameters were subject to a statistical analysis of variance and compared with the parameters determined by the pupillographic assessment system by AmTech, such as contraction velocity (CV), relative amplitude (RA), pupil diameter (DDil1-fast), pupil diameter (DDil2-slow), latency (Lat), time of minimum diameter (TMD), contraction time (CT), redilation time (RT). Results: The statistical analysis involved the data obtained in the research experiment on a group of 18 healthy volunteers enrolled in our study (range 26–32 years, fifty percent of the study group were female). Based on the parameters from the KV model developed, the statistical significance for the model indicators was determined, i.e, fp, r0, tp, ts and fp × ts, compared at different levels of sleep deprivation of 48 h. In addition, analysis of the determined indicators, via the AmTech pupillographic system, demonstrated that an increased level of sleep deprivation does not only result in a change in the slope and amplitude of the curve of the pupil diameter in the contraction phase, which is visualized by the CV, RA, CT parameters, but also in the pupil dilation curve shape (Dil1-fast, Dil2-slow, RT). Sleep deprivation was observed to cause an increase of TMD and Lat. Correlation analysis presented the strongest correlations between fp and the contraction velocity r = 0.73 (p < 0.05) and the minimum pupil diameters as expressed by the RA values: 0.66 (p < 0.05). The force fp, originating from the parasympathetic system, was correlated with redilation time – i.e., the larger the force, the shorter the time: -0.52 (p < 0.05). It also affected the value of the pupil diameter at the end of dilatation (DDil2-slow) r = 0.49 (p < 0.05). The delay in the force tp, originating from the parasympathetic nervous system (PNS), increased the duration of pupil contraction time. In this case, the correlation coefficient was r = 0.73 (p < 0.05). This was also facilitated by a delay (ts) on the part of the sympathetic nervous system (SNS), leading to a delay in dilatation and thus facilitating unrestrained pupil constriction. The correlation coefficient was r = 0.7 (p < 0.05). The controlled level of sleepiness, assessed via the Stanford Sleepiness Scale (SSS) test, had increased by about 150% by the end of the experiment. Conclusion: The results of the studies indicate that the fatigue biomarkers, as determined during the pupil dilation phase (DDil1-fast, DDil2-Slow), as well as the new method for describing the dynamics of the PLR, can provide an effective and specific indicator of sleepiness levels. These results are also confirmed by an analysis of the Stanford Sleepiness Scale assessment results. In addition, the use of the KV rheological model to describe the curve of the pupillary reflex makes it possible, through the designated parameters of the model, to independently assess the sympathetic (fs, ts) and parasympathetic (tp, tp) activation of the autonomic nervous system.

5

Modelling of Plastic Flow Behaviour of Metals in the Hot Deformation Process Using Artificial Intelligence Methods

Mrzygłód Barbara, Łukaszek-Sołek Aneta, Olejarczyk-Wożeńska Izabela, Pasierbiewicz Karolina

Archives of Foundry Engineering

|

2022

|

Vol. 22, iss. 3

41--52

EN

Hot deformation of metals is a widely used process to produce end products with the desired geometry and required mechanical properties. To properly design the hot forming process, it is necessary to examine how the tested material behaves during hot deformation. Model studies carried out to characterize the behaviour of materials in the hot deformation process can be roughly divided into physical and mathematical simulation techniques. The methodology proposed in this study highlights the possibility of creating rheological models for selected materials using methods of artificial intelligence, such as neuro-fuzzy systems. The main goal of the study is to examine the selected method of artificial intelligence to know how far it is possible to use this method in the development of a predictive model describing the flow of metals in the process of hot deformation. The test material was Inconel 718 alloy, which belongs to the family of austenitic nickel-based superalloys characterized by exceptionally high mechanical properties, physicochemical properties and creep resistance. This alloy is hardly deformable and requires proper understanding of the constitutive behaviour of the material under process conditions to directly enable the optimization of deformability and, indirectly, the development of effective shaping technologies that can guarantee obtaining products with the required microstructure and desired final mechanical properties. To be able to predict the behaviour of the material under non-experimentally tested conditions, a rheological model was developed using the selected method of artificial intelligence, i.e. the Adaptive Neuro-Fuzzy Inference System (ANFIS). The source data used in these studies comes from a material experiment involving compression of the tested alloy on a Gleeble 3800 thermo-mechanical simulator at temperatures of 900, 1000, 1050, 1100, 1150oC with the strain rates of 0.01 - 100 s-1 to a constant true strain value of 0.9. To assess the ability of the developed model to describe the behaviour of the examined alloy during hot deformation, the values of yield stress determined by the developed model (ANFIS) were compared with the results obtained experimentally. The obtained results may also support the numerical modelling of stress-strain curves.

6

Determination of rheological model coefficients of pipeline composite material layers based on spectrum analysis and optimization

Bogdevičius Marijonas, Karpenko Mykola, Bogdevičius Paulius

Journal of Theoretical and Applied Mechanics

|

2021

|

Vol. 59 nr 2

265--278

EN

The article presents theoretical and experimental investigation on properties of a composite material based on rubber. The approach presented in this research is an experimental measurement based on spectrum analysis combined with theoretical investigation held to describe a viscous-elastic behaviour of the material. The proposed mathematical model is represented by five rheological parameters of hybrid Maxwell and Kelvin-Voigt elements and includes an optimization task for determination of the stiffness and damping coefficients. In the proposed rheological model, not only the displacements are unknown but also forces described by second-order differential equations. Validation between the experimental measurement and theoretical investigation is made based on spectrum analysis.

7

Evaluation of possibilities of application of web-based tool for effective identification of mechanical properties of materials

Wolski Ł., Kopernik M.

Mechanik

|

2018

|

R. 91, nr 7

576--581

EN

The main purpose of the work is to present and test the developed web-based tool to identify parameters of rheological equations, whose functionality according to the presented results is comparable to existing desktop applications. The developed web-based application with a user-friendly interface uses selected optimization methods (Powell and Hooke-Jeeves algorithms). Criteria for selecting optimization methods are: robustness and frequent application to identification problems described in literature. Testing the developed application consists of comparing the identified stress-strain curves obtained from mechanical tests using the developed tool and commercial desktop application, and performing efficiency tests for the analyzed examples of rheological equations and optimization methods. For this purpose, two material models were used: a simple Hollomon’s model and a multi-parameter model used for steel, in which the influence of softening during the dynamic recrystallization is insignificant. The presented software is implemented in technologies such as JDK 1.8, Spring Framework and PrimeFaces, and passes the efficiency tests successfully.

PL

Głównym celem pracy jest przedstawienie i przetestowanie opracowanego narzędzia webowego do identyfikacji parametrów równań reologicznych, którego funkcjonalność – zgodnie z uzyskanymi wynikami – jest porównywalna z istniejącymi aplikacjami desktopowymi. Opracowana aplikacja internetowa, z przyjaznym dla użytkownika interfejsem, wykorzystuje wybrane metody optymalizacji (algorytmy Powella oraz Hooke’a-Jeevesa). Kryteria wyboru metod optymalizacyjnych to odporność rozwiązania na zaburzenia i częste zastosowanie do problemów odwrotnych opisanych w literaturze. Przetestowanie opracowanej aplikacji polega na porównaniu zidentyfikowanych krzywych naprężenie–odkształcenie, uzyskanych z testów mechanicznych z wykorzystaniem opracowanego narzędzia i komercyjnej aplikacji desktopowej, oraz na przeprowadzeniu testów wydajnościowych dla analizowanych przykładów równań reologicznych i metod optymalizacyjnych. W tym celu posłużono się dwoma modelami materiałowymi: prostym modelem Hollomona i modelem wieloparametrowym, stosowanym dla stali, w którym wpływ zmiękczania podczas rekrystalizacji dynamicznej jest nieznaczny. Prezentowane oprogramowanie jest wdrażane w takich technologiach, jak JDK 1.8, Spring Framework czy PrimeFaces, i pomyślnie przechodzi testy wydajności.

8

Constitutive modelling and numerical implementation of SMA material with internal loops

Zbiciak A., Wasilewski K.

Archives of Civil Engineering

|

2018

|

Vol. 64, nr 4/I

211--232

EN

The article presents a constitutive model for Shape Memory Alloys (SMA) along with result of dynamic simulations of SMA model. The applications of devices incorporating SMA in civil engineering focus mostly on mitigation of the seismic hazard effects in new-build and historical buildings or improvement of fatigue resilience. The unique properties of SMA, such as shape memory effect and superelasticity give promising results for such applications. The presented model includes additional phenomenon of SMA – internal loops. The paper shows the method of formulation of physical relations of SMA based on special rheological structure, which includes modified Kepes’s model. This rheological element, introduced as dual-phase plasticity body, is given in the context of martensite phase transformation. One of the advantages of such an approach is a possibility of formulation of constitutive relationships as a set of explicit differential equations. The application of the model is demonstrated on example of dynamic simulations of three dimensional finite element subjected to dynamic excitation.

PL

Artykuł przedstawia model konstytutywny stopów z pamięcią kształtu (ang. Shape Memory Alloy – SMA) wraz z wynikami przeprowadzonej analizy dynamicznej. Zastosowanie urządzeń wykorzystujących SMA w dziedzinie inżynierii lądowej skupia się głównie na ograniczeniu skutków odziaływań sejsmicznych w nowo powstających oraz istniejących budynkach, w tym w obiektach historycznych. Odrębnym zagadnieniem, w którym także wykorzystywane są urządzenia z SMA, jest poprawienie trwałości zmęczeniowej elementów konstrukcyjnych. W artykule przedstawiono wybrane możliwości zastosowania urządzeń z SMA w budownictwie. Wykorzystanie SMA do powyższych celów jest możliwe dzięki ich wyjątkowym właściwościom – efektowi pamięci kształtu oraz pseudosprężystości. Prezentowany model konstytutywny uwzględnia także dodatkową właściwość SMA jaką są wewnętrzne pętle histerezy. W artykule przedstawiono metodę formułowania zależności fizycznych SMA na specjalnych strukturach reologicznych wykorzystujących zmodyfikowany model Kepesa (tzw. ciało z dwufazową plastycznością). Definicję tego elementu reologicznego przedstawiono na tle makroskopowego opisu przemian fazowych zachodzących w SMA. Jedną z zalet prezentowanego w artykule podejścia do formułowania zależności fizycznych jest uzyskanie zależności konstytutywnych w postaci jawnych równań różniczkowych. Zastosowanie prezentowanego modelu zostało przedstawione na przykładzie analizy dynamicznej trójwymiarowego elementu skończonego poddanego dynamicznemu wymuszeniu.

9

Rheology-based approach of design the dieless drawing processes

Milenin A.

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2018

|

Vol. 18, no. 4

1309--1317

EN

Dieless drawing process is based on local heating and simultaneously controlled stretching of the workpiece and allows elongation of the workpiece without using a deforming die. This process is usually used for deformation of wires, tubes and bars. The disadvantage of the dieless drawing process is the unevenness of the product diameter along its length. The present paper shows that unevenness can be substantially reduced by dividing the process into several stages. After each stage complete recrystallization of the material must be guaranteed for restoration of plasticity. The value of the strain in each stage must correspond to the area of intensive hardening on the stress–strain curve of the processed material. Thus, the proposed approach is based on the use of the special features of rheology properties of the material. The proposed approach was validated on the example of laser dieless drawing of magnesium alloy tubes.

10

Modelowanie procesu termomechanicznego kucia odkuwek z uwzględnieniem stanu struktury

Pidvysots'kyy V., Kuziak R.

Prace Instytutu Metalurgii Żelaza

|

2017

|

T. 69, nr 1

37--52

PL

W pracy przedstawiono opracowany przez autorów kompleksowy model, umożliwiający przewidywanie końcowej struktury i właściwości mechanicznych odkuwek dla przemysłu motoryzacyjnego. Opracowany model dla stali C45 zawiera modele cząstkowe: reologiczny, rozwoju mikrostruktury i przemian fazowych. W celu otrzymania wymaganych właściwości mechanicznych w odkuwce zastosowano podejście polegające na zwiększeniu początkowej wielkości ziarna austenitu.

EN

The paper presents the application of a complex model developed by the authors allowing for the prediction of the final structure and mechanical properties of forgings for the automotive industry. The complex material model for the C45 steel includes the following partial models: rheological, microstructure development and phase transformations. In order to obtain the required mechanical properties of the forging a strategy aimed at increasing the initial austenite grain size during forging was adopted.

11

An original technique for modeling of anisotropic viscoelasticity of orthotropic materials in finite element codes applied to the mechanics of plates and shells

Martynenko V. G.

Mechanics and Mechanical Engineering

|

2017

|

Vol. 21, nr 2

389--413

EN

The paper presents an original technique for the numerical modeling of temperature dependent anisotropic viscoelastic properties in finite element codes. The study relates to the use of ANSYS Mechanical Student Products 17.2 code, but also is applicable to the other structural finite element codes. The solved one- and two-dimensional problems illustrate a possibility of an adaptation of the proposed combined-material model to the solution of model problems with a sufficient accuracy in comparison with the developed analytical solutions. An estimation of the performance of the technique shows its applicability to solution of the contact problems of orthotropic viscoelasticity of thin shells including multilayered options. The performed practical application of the method to the contact problem of cylindrical shell prove this point.

12

Modeling the Bending and Recovery Behaviour of Woven Fabrics

Shi F., Zhao Y., Wu G., Zheng D.

Fibres & Textiles in Eastern Europe

|

2017

|

Vol. 25, no. 6 (126)

41--45

EN

On the basis of viscoelastic theory of textile material, the viscoelastic solid model consisting of a spring element and viscous element either in series or parallel is one of the most useful research models to study the mechanical behaviour of fabrics. This paper presents a method to study the bending behaviour of wool/polyester fabrics using a model consisting of the three-element model in parallel with a sliding element on the assumption that the internal frictional moment is a constant during the bending processes. From the needs of practical study, a testing method has been presented to study the bending behaviour of wool/polyester fabrics using a KES-FB3 compression tester. A comparison and analysis of the experimental results and theoretical predictions indicate that the agreement between them is satisfactory.

PL

Lepkosprężysty model bryłowy składający się z elementu sprężystego i elementu lepkiego, w układzie szeregowym lub równoległym, jest jednym z najbardziej użytecznych modeli służącym do badania mechanicznego zachowania się tkanin. W pracy przedstawiono metodę badania zachowania się zginanych tkanin wełniano-poliestrowych za pomocą modelu składającego się z trój-elementowego modelu równoległego z elementem przesuwnym przy założeniu, że wewnętrzny moment tarcia jest stały podczas procesów gięcia. Na podstawie praktycznych badań przedstawiono metodę badania zachowania się gięcia tkanin wełniano-poliestrowych przy użyciu testera kompresji KES-FB3. Stwierdzono zadowalającą zgodność między wynikami eksperymentów a przewidywaniami teoretycznymi.

13

Skurcz i pełzanie betonu w ujęciu norm. Cz.1 PN-B 0364:2002, PN-EN 1992-1-1

Puchalska D., Kuczma M.

Builder

|

2017

|

R.21, nr 1

69--71

PL

W pracy przedstawiono i porównano sposoby uwzględniania zjawisk reologicznych w obliczeniach konstrukcji betonowych proponowane przez normy PN-B 03264:2002, PN-EN 1992-1-1 oraz wydaną w 2013 roku "Pre-normę konstrukcji betonowych fib Model Code 2010". Przegląd zilustrowano przykładem liczbowym. W pracy omówiono także podstawowe modele lepkosprężyste i ich przydatność w ocenie zjawisk reologicznych.

14

Modelowanie matematyczne procesu odkształcenia plastycznego stali mikrostopowych

Opiela M.

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2016

|

Vol. 83, nr 7

293--297

PL

Artykuł dotyczy możliwości optymalizacji parametrów procesu kucia metodą obróbki cieplno-plastycznej stali z mikrododatkami Ti i V oraz Ti, Nb i V za pomocą modelowania matematycznego naprężeń uplastyczniających otrzymanych z plastometrycznych prób ściskania na gorąco. Do opisu naprężenia uplastyczniającego wykorzystano model reologiczny zaproponowany przez C.M. Sellarsa. Na podstawie tego modelu przebieg eksperymentalnych i teoretycznych krzywych naprężenie-odkształcenie został zweryfikowany, stosując minimum funkcji celu, dla najdokładniejszego dopasowania analizowanych krzywych badanych stali. W procedurze identyfikacji naprężeń uplastyczniających wyznaczonych na podstawie próby osiowosymetrycznego ściskania na gorąco niezwykle przydatna okazała się metoda analizy odwrotnej. Uzyskane wyniki pozwalają na stwierdzenie, że przyjęty w pracy model reologiczny wraz z wyznaczonymi metodą analizy odwrotnej współczynnikami opisują w sposób zadowalający wartości naprężenia uplastyczniającego badanych stali.

EN

The article concerns the possibility to optimize the parameters of forging process with the method of thermo-mechanical treatment of steel with microadditions of Ti and V and Ti, Nb and V by means of mathematical modelling of yield stress obtained from conducted plastometric hot compression tests. To describe the yield stress, rheological model proposed by C.M. Sellars was used. Based on this model, the course of experimental and theoretical stress-strain curves has been verified using a minimum of goal function, for the most accurate matching of analyzed curves of investigated steels. In the procedure for identification of yield stresses, determined basing on axisymmetrical hot-compression test, the method of inverse analysis. Obtained results allow to conclude that assumed rheological model along with coefficients, determined with the method of inverse analysis, describe satisfactorily the values of yield stress steels of studied steels.

15

Naprężenie uplastyczniające i mikrostruktura stali wysokomanganowej z aluminium

Kuc D., Pidvysotsk'yy V., Lalik S., Perzyński G.

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2015

|

Vol. 82, nr 8

482--487

PL

Celem pracy jest opracowanie modelu reologicznego stali wysokomanganowej z aluminium odkształcanej na gorąco. Wykonano badania plastometryczne stali X60MnAl30-9 w temperaturze od 900 do 1150°C z prędkością odkształcenia 0,1÷10 s-1. Przeprowadzono identyfikację parametrów modelu Tegart-Sellars opartego na funkcji zmiennych zewnętrznych, metodą analizy odwrotnej. Opracowany model umożliwił obliczenia parametrów siłowych, w warunkach wielostopniowego odkształcania. Określono mikrostrukturę badanej stali w warunkach ciągłego i wieloetapowego odkształcania.

EN

The aim of the paper is to prepare a rheological model of hot-formed high manganese steel with aluminium. Plastometric tests of steel X60MnAl30-9 were conducted in temperature from 900 to 1150°C with deformation speed of 0.1÷10 s-1. Parameters identification was conducted of Tegart-Sellars model, based on function of external variables with the use of reverse analysis method. Prepared model enabled calculations of force parameters in conditions of multistage deformation. The microstructure of tested steel was also determined in conditions of multistage deformation.

16

Method to identify rheological constitutive model adapted for powder injection moulding process using inverse method

Claudel D., Gelin J. -C., Sahli M., Barriere T.

Computer Methods in Materials Science

|

2015

|

Vol. 15, No.1

226--231

EN

The aim of this paper is to show a method to identify rheological parameters of constitutive models for powder injection moulding process. The constitutive rheological model used is generalized model mixing several rheological laws such as Carreau-Yasuda, Maron-Piercc and Arrhenius. Thus, the constitutive model takes accounts shear rate, powder volume loading, temperature and particle size. The material used for this study is Inconel 718, nickel-chromium-based superalloy is typically used in high-temperature and high-performance applications, particularly in the aeronautic industry. To elaborate the feedstock, powder was mix with a formulation composed of three different binder ingredients: polypropylene (PP), polyethylene glycol (PEG) and a stearic acid (SA). Then, a rheological characterization on the powder and feedstock was carried out. The rheological properties of the resulting binder formulations and feedstocks were characterized using a capillary rheometer. First all the binder granules were filled into rheometer barrel heated to 170,180 or 190°C. More than, the powder particle size distribution was measured by laser scattering particle analyser. Then, the data collected from the first characterization were used to identify parameters of the model. Then, this identification of parameters could be used to carry out numerical injection simulations. Also, sensitivity of parameters analysis was carrying out to determine influence of each of rheological law.

PL

Celem pracy jest przedstawienie metody identyfikacji parametrów Teologicznych modelu konstytutywnego dla procesu wtryskiwania proszku. Reologiczny model konstytutywny jest uogólniony model będący połączeniem wielu praw Teologicznych. takich jak Caneau-Yasuda, Maron-Pierce'a i Anheniusa. Zatem model konstytutywny bierze pod uwagę prędkość ścinania, objętość proszku, temperaturę i wielkość cząstek. Analizowanymi materiałami były Inconel 718 i nadstop na bazie niklu i chromu, stosowane w procesach wysokotemperaturowych i o wysokiej wydajności, szczególnie w przemyśle lotniczym. Materiał wsadowy wytworzono z proszku składającego się z trzech składników: polipropylenu (PP), glikolu polietylenowego (PEG) i kwasu stearynowego (SA). Następnie opracowano charakterystykę Teologiczną dla proszku i materiału wsadowego. Reologicznc własności spoiwa i materiału wsadowego zostały wyznaczone reometru kapilarnego. Na początku spoiwo umieszczono w reometrze, który podgrzano do temperatury 170, 180 lub 190°C. Następnie został zmierzony rozkład wielkości cząstek proszku z użyciem laserowego analizatora rozmiaru cząstek. W kolejnym kroku badań zebrane dane zostały wykorzystane do identyfikacji parametru modelu. Oszacowane parametry modelu mogą zostać zastosowane w symulacjach numerycznych proce su wtryskiwania. Ponadto w pracy przeprowadzono analizę wrażliwości, określając wpływ parametrów poszczególnych modeli na wartości wyjściowe z modeli.

17

Mathematical modelling of hot plastic deformation of Ti-V and Ti-Nb-V microalloyed steels

Opiela M.

Archives of Materials Science and Engineering

|

2015

|

Vol. 72, nr 2

69--77

EN

Purpose: The article concerns the possibility to optimize the parameters of forging process with the method of thermo-mechanical treatment of steel with microadditions of Ti and V and Ti, Nb and V by means of mathematical modelling of yield stress obtained from conducted plastometric hot compression tests. Design/methodology/approach: To describe the yield stress, rheological model proposed by C.M. Sellars was used. Based on this model, the course of experimental and theoretical stressstrain curves has been verified using a minimum of goal function, for the most accurate matching of analyzed curves of investigated steels. Numerical calculations with the method of finite element method (FEM) were performed taking into consideration test results of compression of specimens in Gleeble 3800 simulator, in a temperature range of 900-1100°C and at the strain rate of 1-50 s-1. Findings: Rheological model assumed in the study, proposed by C.M. Sellars, describing the yield stress of investigated steels with microadditions as a function of strain, strain rate and temperature, proved to be the proper and effective tool for appropriate adjustment of the course of experimental and theoretical a-s flow curves, determined in plastometric hot compression tests. The best matching accuracy of analyzed curves was determined in the work by minimum value of the goal function, which represented simultaneously the best performance of applied inverse solution of finite element method. It has been found that the best matching accuracy of analyzed a-s curves was obtained for constructional steel containing 0.28% C and microadditions of Nb, Ti and V. Practical implications: Optymalization of yield stress values on the new-developed microalloyed steels by the use of mathematical modelling. Originality/value: Obtained results allow to conclude that assumed rheological model along with coefficients, determined with the method of inverse analysis, describe satisfactorily the values of yield stress steels of studied steels.

18

Porównanie parametrów reologicznych zaczynu cementowego na bazie CEM i 42,5R w zależności od przyjętego modelu płynięcia

Kaleta A.

Zeszyty Naukowe. Mechanika / Politechnika Opolska

|

2014

|

z. 104

73-76

EN

The paper presents results of the rheological properties of cement CEM I 42,5R at 15°C. Rheological properties of cement pastes were calculated from the resulting flow curves using various rheological models. The Bingham, Herchel–Bulkley and Casson models were used to estimate the stress strain relations. It was observed that the rheological properties of cement pastes varied with the change of the rheological models used for their calculation.

19

Modelling the Strength-Elongation Characteristic of Forming Fabrics for the Paper Industry

Stepanovic J., Stojiljkovic D., Vilumsone-Nemes I., Mitkovic P.

Fibres & Textiles in Eastern Europe

|

2014

|

Vol. 22, no. 4 (106)

112--116

EN

The mechanical properties of SSB (Sheet Support Binder) forming fabrics depend on their structural solutions. A particular problem of the structures formed is their lower strength in the binder area. Analysed were binders for three types of multilayer fabrics with the same yarn composition but with different yarn densities and weaves. The test was performed on a Zwick dynamometer supported by TextXpert V.11.0 software. Based on the results obtained force-elongation relations were formed, the creep limits of the binder defined, and rheological models developed that can be used to simulate the behaviour of SSB forming fabrics in the binder area during the operation.

PL

Mechaniczne właściwości tkanin stosowanych w maszynach papierniczych zależą od ukształtowania ich strukturalnych właściwości. Szczególnym problemem strukturalnym jest niższa wytrzymałość w rejonie łączenia. W pracy analizowano trzy typy wielowarstwowych tkanin o tej samej kompozycji nitek ale z różnymi masami liniowymi przędzy i różnymi splotami. Testy prowadzono za pomocą dynamometrycznej maszyny Zwick a do opracowania wyników wykorzystano specjalny program komputerowy. Na podstawie otrzymanych wyników kształtowano odpowiednie wyniki siła-wydłużenie, oceniano limity pełzania i opracowano modele reologiczne, które mogą być stosowane do symulacji zachowania się tkanin podczas pracy.

20

Modelowanie mechanicznego zachowania cieczy używanej w tłumikach drgań

Lewandowski R., Słowik M.

Czasopismo Inżynierii Lądowej, Środowiska i Architektury / Journal of Civil Engineering, Environment and Architecture

|

2014

|

z. 61, nr 2

81--93

PL

W pracy rozważa się możliwość zastosowania tzw. ułamkowych modeli reologicznych do opisu dynamicznego zachowania cieczy o bardzo dużej lepkości. Ciecz ta jest często stosowana w pasywnych tłumikach drgań. Bierze się pod uwagę ułamkowe modele reologiczne o trzech i czterech parametrach. Posłużono się rezultatami własnych badań w procedurze identyfikacji parametrów modeli. Dyskutuje się wpływ temperatury cieczy i wpływ amplitudy drgań na wartości parametrów modeli. Wykazano, że ułamkowy, trójparametrowy model Maxwella umożliwia wystarczająco dokładny opis dynamicznego zachowania rozpatrywanej cieczy.

EN

In the paper the possibility of using the fractional rheological models to description of dynamic behavior of fluid of high viscosity is discussed. The considered high viscosity fluid is often used in the passive dampers. The fractional rheological models with three and fourth parameters are taken into account. The experimental data taken from our own experiments are used in the identification procedure. The influence of temperature of fluid and the influence of amplitude of vibration on values of model parameters are also presented and discussed. It was found that the fractional Maxwell model with three parameters is able to sufficiently well describe the dynamic behavior of considered fluid.