Aplikace vybraných kritérií únavové pevnosti využívajících pětirozměrný prostor na výsledky únavových experimentů

The paper describes the experimental results obtained for the combined loading of the specimens in the region of high-cycle fatigue. The specimens were manufactured from common structural steel 11523.1. There has been realized a set of proportional and non-proportional experiments in the area of high-cycle fatigue for basic methods of loading, namely: tension/compression, bending and torsion and its mutual combinations. By selected experiments, the specimens were additionally loaded by constant inner/outer pressure and axial prestress for a various loading levels. Experiments were realized on testing machines, situated at author´s workplace. The experimental results were undergone to application of selected and known criteria of fatigue strength and subsequently carried out its modification according to the results. For gaining necessary input values for criteria of fatigue strength, there was a need to realize a FEM simulation of test specimens.Článek popisuje výsledky experimentů při kombinovaném zatěžování zkušebních vzorků v oblasti vysokocyklové únavy. Použité zkušební vzorky byly vyrobeny z běžné konstrukční oceli 11523.1. Byla provedena sada proporcionálních a neproporcionálních experimentů v oblasti vysokocyklové únavy pro základní způsoby zatěžování tahem/tlakem, ohybem a krutem a jejich vzájemnými kombinacemi. U vybraných experimentů byly zkušební vzorky navíc zatěžovány konstantním vnitřním, vnějším přetlakem a osovým předpětím pro různé hladiny zatížení. Experimenty byly realizovány na zkušebních zařízeních nacházejících se na pracovišti autora. Na výsledky experimentů byly aplikovány vybraná a známá kritéria únavové pevnosti, a provedena jejích modifikace. Pro získání potřebných vstupních hodnot kritérií pevnosti byla provedena napěťově deformační analýza zkušebních vzorků metodou konečných prvků

Skalární, vektorová a tenzorová pole v teorii pružnosti a plasticity

This article is devoted to an analysis of scalar, vector and tensor fields, which occur in the loaded and deformed bodies. The aim of this article is to clarify and simplify the creation of an understandable idea of some elementary concepts and quantities in field theories, such as, for example equiscalar levels, scalar field gradient, Hamilton operator, divergence, rotation and gradient of vector or tensor and others. Applications of those mathematical terms are shown in simple elasticity and plasticity tasks. We hope that content of our article might help technicians to make their studies of necessary mathematical chapters of vector and tensor analysis and field theories easier.Příspěvek je věnován analýze skalárních, vektorových a tenzorových polí, které vznikají v zatížených a deformovaných tělesech. Hlavním cílem příspěvku je usnadnit vytvoření názorné představy o některých základních pojmech a veličinách z teorie polí, jako jsou např. ekviskalární hladiny, gradient skalárního pole, Hamiltonův operátor, divergence, rotace a gradient vektoru a tenzoru aj. Použití těchto matematických prostředků je ukázáno při řešení základních úloh teorie pružnosti a plasticity. Obsah článku snad přispěje technikům k usnadnění studia potřebných matematických kapitol z vektorové a tenzorové analýzy a teorie polí

Únava materiálu při víceosém zatěžování zkušebních vzorků

This contribution describes experimental results under combined loading of specimens manufactured from common construction steel 11523 melting T31052. Specimens were loaded by amplitude of the torque, then by combination of torque and tension prestress. The last set of specimens was loaded in combination of torque and inner overpressure in the conditions of closed vessel. To obtain the required input values the stress-strain analysis of specimens was performed by finite element method in software Ansys. For evaluation of the results the Fuxa’s criterion [3] was applied. The performed experiments and their results embody a good agreement with bellow mentioned conjugated strength criterion. The experiments were performed on modified testing machine equipped by overpressure chamber.Tento článek popisuje výsledky experimentů při kombinovaném zatěžování zkušebních vzorků vyrobených z běžné konstrukční oceli 11523 tavba T31052. Zkušební vzorky byly zatěžovány amplitudou krouticího momentu, dále pak kombinací amplitudy krouticího momentu s tahovým předpětím. Poslední sada zkušebních vzorků byla zatěžována amplitudou krouticího momentu v kombinaci s vnitřním přetlakem v podmínkách uzavřené nádoby. Pro získání potřebných vstupních hodnot do konjugovaného kriteria pevnosti [3] byla počítána napěťově deformační analýza zkušebních vzorků metodou konečných prvků v programu ANSYS. Na výsledky experimentů bylo aplikováno konjugované kritérium pevnosti. Zkoušky byly provedeny na upraveném zkušebním zařízení, které bylo doplněno o přetlakovou komoru

Nová úprava konjugovaného kritéria pevnosti

The paper describes the experimental results for the combined loading of the specimen manufactured from the construction steel 11523, melt T31052. The first set of the specimen was loaded by the alternating torque amplitude. The second and third set of specimen was loaded by the combination of the bending moment and of the torque for two slants of 30 and 60 degrees in the conditions of the alternating cycle. The fourth set was loaded by the alternating amplitude of the bending moment. The conjugated strength criterion was applied on the experimental results. Further, new approximation based on the same boundary conditions as the described conjugated strength criterion was proposed. The required input parameters for the conjugated strength criterion were obtained from the stress-strain analysis of the specimen by the finite element method.Článek popisuje výsledky experimentů při kombinovaném zatěžování zkušebních vzorků vyrobených z konstrukční oceli 11523, tavba T31052. První sada zkušebních vzorků byla zatěžovaná střídavou amplitudou krouticího momentu. Druhá a třetí sada zkušebních vzorků byla namáhaná kombinací ohybu a krutu, pro dva úhly sklonu 30° a 60° v podmínkách střídavého cyklu. Čtvrtá sada vzorků byla zatěžována střídavou amplitudou ohybového momentu. Na výsledky experimentů bylo aplikováno konjugované kritérium pevnosti. Dále byla navržena nová aproximace, která vychází ze stejných okrajových podmínek jako popsané konjugované kritérium pevnosti. Pro získání potřebných vstupních hodnot do konjugovaného kriteria pevnosti byla počítána napěťově deformační analýza zkušebních vzorků metodou konečných prvků

Stanovení míry opotřebení v oblasti vysokocyklové kontaktní únavy s využitím semianalytického přístupu

Presented paper deals with ratcheting prediction in the field of contact fatigue for the case of line contact. For the stated purposes, the wear model proposed by A. Mazzu [1] is used, which stands out for its simplicity and time efficiency. The model is based on non-linear kinematic and isotropic hardening rule of Chaboche and Lemaitre. Mazzu´s approach is used in order to estimate the wear of wheel specimen as well as plastic shear strain accumulation in case of rolling/sliding contact after cycles in range from 4.105 to 1.106. Obtained results are compared with experimental data, available on author´s department.Předložený článek se zabývá predikcí ratchetingu v oblasti kontaktní únavy pro případ liniového kontaktu. K daným účelům byl využit model opotřebení A. Mazzu [1], který vyniká svou jednoduchostí a s tím související výpočetní časovou efektivitou. Model je založen na nelineárním kinematickém a izotropním zpevnění autorů Chaboche a Lemaitra. Mazzuův model je využit k predikci opotřebení a rovněž k predikci evoluce plastické smykové deformace pod kontaktním povrchem pro vzorek kola v rozmezí 4.105 až 1.106 cyklů. Dosažené výsledky jsou posléze porovnány s experimentálními daty, získanými na autorově pracovišti

Aplikace vybraných kritérii únavové pevnosti na výsledky proporcionálních únavových experimentů

The paper describes the experimental results obtained for the combined loading of the specimens in the region of high-cycle fatigue. The specimens were manufactured from common structural steel 11523.1, melt T31052. The following experiments were performed: The first set of the specimens was loaded by the alternating torque amplitude. The second set was loaded by the in fully reversed push-pull. The third set of specimens was loaded by the combination of the torque and of the fully reversed push-pull. The phase shift is zero in this experiment. The results were evaluated by the modified conjugated strength criterion and other generally used multiaxial fatigue criteria. The stress-strain analysis of the specimens by FEM was performed to determine parameters (constants) of particular strength criteria.Článek popisuje výsledky experimentů při kombinovaném zatěţování zkušebních vzorků v oblasti vysokocyklové únavy. Pouţité zkušební vzorky byly vyrobeny z běţné konstrukční oceli 11523.1, tavba T31052. Byly provedeny následující experimenty: První sada zkušebních vzorků byla zatěţovaná střídavou amplitudou krouticího momentu. Druhá sada zkušebních vzorků byla namáhaná střídavým tahem-tlakem. Třetí sada zkušební vzorků byla zatěţována amplitudou krouticího momentu v kombinaci s amplitudou střídavého tahu-tlaku. U tohoto experimentu byl fázový posuv roven nule. Na výsledky experimentů bylo aplikováno upravené konjugované kritérium pevnosti a další běţně uţívaná multiaxiální únavová kritéria pevnosti. Pro získání potřebných vstupních hodnot kritérií pevnosti byla provedena napěťově deformační analýza zkušebních vzorků metodou konečných prvků

Experimentální analýza bandáží válců válcovacích stolic

The goal of the submitted paper is to introduce briefly results of experimental stress analysis which was focused on bandage of a back-up roll of rolling mill. Measurements have been carried out during technological process of manufacturing particular bandage roll as well as during running in the mill line. At first, residual stresses had been measured from previous heat-treating process and also after following press mounting on the roll. After press mounting a superposition, from the residual stresses and the stresses caused by press mounting, occurred. Stresses from the press mounting have been also numerically analyzed. Manufactured rolls were consecutively built into mill line and after particular time of running, residual stresses on the surface of bandage had been measured. For the purpose of comparison, we have also measured residual stresses on forged roll as well as on cracked bandage of broken out roll. Hole drilling method has been used for residual stress measurement.V příspěvku jsou stručně uvedeny výsledky experimentální analýzy napětí v bandáži opěrného válce válcovací stolice. Měření se prováděla jak v průběhu technologického procesu výroby bandážovaného válce, tak i při provozním nasazení ve válcovací trati. Nejdříve se měřila zbytková napětí po tepelném zpracování bandáže a pak po jejím nalisování na válec. Po nalisování došlo k superpozici zbytkových napětí a napětí od nalisování. Napětí od nalisování byla analyzována i početně. Vyrobené válce byly postupně zabudovány do válcovací tratě a po určité době provozu se měřily hodnoty zbytkových napětí na povrchu bandáže. Pro srovnání se měřilo zbytkové napětí i na kovaném válci. Rovněž se proměřila zbytková napětí v prasklé bandáži vyřazeného válce. K měření zbytkových napětí se použila odvrtávací metoda experimentální analýzy napětí

Metoda za predviđanje plastične deformacije i trošenja kod zamora materijala zbog dodira valjanjem uzimajući u obzir tehnološka zaostala naprezanja

The main aim of our study is to show the influence of residual stresses on wear and surface ratcheting in the case of line rolling contact. Experiments were carried out on the innovated TUORS (Technical University of Ostrava Rolling Sliding testing machine) testing rig under free rolling and also under a slip ratio of 0,75 %. All specimens used for the experiments were made from R7T steel. A hole-drilling method and an X-ray diffraction method were applied to determine the residual stresses induced by repeated contact loading and technological residual stresses. Mazzu's semi-analytical approach, which makes use of full integration of the Armstrong-Frederick model, was used to simulate ratcheting and wear. The proposed model calibration methodology, based on an inverse approach, allows the model parameters to be determined directly from the measured wear. The results of this study confirm that the observed technological compressive residual stresses lead to lower ratcheting and subsequently also to lower wear rates.Glavni cilj našega rada je pokazati utjecaj zaostalih naprezanja na trošenje i plastičnu deformaciju (ratcheting) površine u slučaju linijskog dodira valjanjem. Pokusi su provedeni na obnovljenoj TUORS (Technical University of Ostrava Rolling Sliding testing machine) opremi za ispitivanje kod slobodnog valjanja i također kod omjera klizanja od 0,75 %. Svi uzorci korišteni za pokuse izrađene su od čelika R7T. Metoda bušenja rupe i metoda rendgenske difrakcije primijenjene su kako bi se odredila zaostala naprezanja uzrokovana ponavljajućim dodirnim opterećenjem i tehnološki zaostalim naprezanjima. Za simulaciju plastične deformacije i trošenja primijenjen je Mazzuov polu-analitički pristup, koji koristi punu integraciju Armstrong - Frederick modela. Predložena metodologija kalibriranja modela na temelju inverznog pristupa, omogućuje određivanje parametara modela izravno iz izmjerenog trošenja. Rezultati ovog istraživanja potvrđuju da promatrana tehnološka tlačna zaostala naprezanja dovode do smanjenja plastične deformacije, stoga i do nižeg stupnja trošenja.Web of Science24114

A study of effects of changing the position of the tool axis against the machined surface

The article focuses on monitoring the machined surface after it has been machined with different milling strategies. Different milling strategies refer to milling whilst changing the tool axis relative to the surface after finishing the free form milling. The research focuses mainly on the geometric characteristics of the finished surface profile and residual stresses in the surface layer. The goal of the experimental work is to find an effective position of the tool axis, or an effective interval of the tool axis, in relation to the machined surface normal. Practical applications of the results are focused on finishing milling of complicated shape surfaces especially in the production of moulds and dies for the automotive and aerospace industries. The technology is based on the substitution of three-axis milling for multi-axis milling, i.e. mainly 5-axis simultaneous milling.Web of Science392463

A Study of Effects of Changing the Position of the Tool Axis against the Machined Surface

The article focuses on monitoring the machined surface after it has been machined with different milling strategies. Different milling strategies refer to milling whilst changing the tool axis relative to the surface after finishing the free form milling. The research focuses mainly on the geometric characteristics of the finished surface profile and residual stresses in the surface layer. The goal of the experimental work is to find an effective position of the tool axis, or an effective interval of the tool axis, in relation to the machined surface normal. Practical applications of the results are focused on finishing milling of complicated shape surfaces especially in the production of moulds and dies for the automotive and aerospace industries. The technology is based on the substitution of three-axis milling for multi-axis milling, i.e. mainly 5-axis simultaneous milling