Dinamična trdnost toplotno rezanih elementov konstrukcij

doktorska disertacija

Niko Jezernik (Author), Srečko Glodež (Mentor), Janez Kramberger (Co-mentor)

Abstract

Postopek termičnega rezanja povzroči v jeklih pomembne spremembe, ki vplivajo na dinamično trdnost tako obdelanih strojnih delov. Površinska hrapavost na rezanem robu, mikrostrukturne spremembe v toplotno vplivanem področju ter zaostale napetosti močno vplivajo na iniciacijo razpok v dinamično obremenjenih delih. To je če posebej izrazito v režimu velikocikličnega utrujanja, saj lahko v teh primerih iniciacija razpok predstavlja tudi več kot 90% življenjske dobe elementa. Obstoječi modeli za iniciacijo mikrorazpok imajo mnogo pomanjkljivosti, ki omejujejo njihovo uporabnost. V ta namen je bil izdelan postopek za simulacijo od nukleacije mikrorazpok vse do nastanka makrorazpoke, katere nadaljnje širjenje je moč dobro opisati na osnovi lomne mehanike. Predlagani postopek upošteva vse mikrostrukturne posebnosti obravnavanega materiala, poleg tega pa vpelje tudi nekaj izboljšav glede na obstoječe modele. Postopek omogoča nukleacijo potencialnih mikrorazpok na več drsnih ravninah v posameznem kristalnem zrnu, uporablja segmentirano nukleacijo mikrorazpok in tako poveča občutljivost na visoke gradiente napetosti, upočteva akumulacijo deformacijske energije na drsnih ravninah skozi posamezne faze simulacije ter omogoča združevanje mikrorazpok v makrorazpoko. V ta namen je bil razvit dodatek za programski paket ABAQUS, ki poskrbi za avtomatizacijo celotnega postopka. Izvedeni so bili tudi preizkusi velikocikličnega utrujanja termično rezanega visokotrdnostnega jekla. Uporabljena sta bila dva postopka rezanja (plazma in laser), vsak pri dveh različnih rezalnih hitrostih. Rezultati preizkusov v obliki Wöhlerjevih krivulj omogočajo hitro in enostavno inženirsko oceno dinamične trdnosti toplotno rezanega jekla, poleg tega pa potrjujejo primernost predlaganega postopka za oceno življenjske dobe elementov.

Keywords

utrujanje;termično rezanje;iniciacija razpok;širjenje razpok;numerične simulacije;

Data

Language:	Slovenian
Year of publishing:	2009
Source:	[Maribor
Typology:	2.08 - Doctoral Dissertation
Organization:	UM FS - Faculty of Mechanical Engineering
Publisher:	N. Jezernik]
UDC:	621.91.091.1:539.2(043.3)
COBISS:	247801856
Views:	3558
Downloads:	254
Average score:	0 (0 votes)
Metadata:

Other data

Secondary language:	English
Secondary title:	Fatigue Strength of Thermally Cut Structural Elements
Secondary abstract:	Thermal cutting process causes significant changes in steel, which affect the fatigue strength of so manufactured elements. Surface roughness of cut edge, microstructural changes in heat affected zone and residual stresses are highly influential on the crack initiation of dynamically loaded structural elements. This is especially important in high-cycle fatigue regime as crack initiation can amount to more than 90% of lifetime in this cases. Current models for micro-crack initiation still have many deficiencies that limit their use. To overcome these limitations, a procedure was devised that simulates micro-crack nucleation all the way to macro-crack formation, whereupon fracture mechanics can be used to assess further crack propagation. The proposed procedure encompasses all the microstructural peculiarities of investigated material and includes some improvements to the existing models. The procedure enables the nucleation of potential micro-cracks on multiple slip bands of each grain, it uses segmented micro-crack nucleation so as to increase the sensitivity to high stress gradients, it incorporates the accumulation of deformation energy in slip bands throughout simulation, and enables micro-crack coalescence into a macro-crack. For this purpose an add-on was designed for program package ABAQUS, that automates the process. High-cycle fatigue experiments on thermally cut high-strength steel were also performed, using two different cutting processes (plasma and laser) at different cutting speeds. Experimental results, in the form of Wöhler curves, enable quick and simple "engineering" assessment of fatigue strength of thermally cut steel, additionally they conrm the validity of the proposed model.
Secondary keywords:	fatique;thermal cutting;crack propagation;numerical simulation;Jeklo;Disertacije;Rezanje;
URN:	URN:SI:UM:
Type (COBISS):	Dissertation
Thesis comment:	Univ. Maribor, Fak. za strojništvo
Pages:	XVI, 101 str.
Keywords (UDC):	applied sciences;medicine;technology;uporabne znanosti;medicina;tehnika;engineering;technology in general;inženirstvo;tehnologija na splošno;mechanical engineering in general;nuclear technology;electrical engineering;machinery;strojništvo;working or machining with chip formation;abrasive working;hammers and presses;obdelava z odrezovanjem;obdelava pločevine;globoki vlek;mathematics;natural sciences;naravoslovne vede;matematika;physics;fizika;physical nature of matter;fizikalna zgradba snovi;properties and structure of molecular systems;lastnosti in sestava molekularnih sistemov;
ID:	987169