1. Vpliv oslabitve in ojačitve natezno obremenjene komponente iz materiala AISI 316L na nastanek in rast razpok : diplomsko deloBrin Bračko, 2023, diplomsko delo Opis: V tem diplomskem delu je predstavljeno podjetje metalna IMPRO, znotraj katerega sem pridobil navdih za mojo diplomsko nalogo. V podjetju se za izdelavo tlačnih in reaktorskih posod uporablja material AISI 316L, ki ima izredno visok indeks deformacijskega utrjevanja, saj med napetostnim obremenjevanjem pride do transformacije metastabilnega avstenita v martenzit. Namen diplomskega dela je ugotoviti vpliv trdnostno utrjenih področij z lokalno plastično deformacijo, kot tudi vpliv oslabitve na smer in propagacijo utrujenostne razpoke. Vpliv smo ugotavljali z laboratorijskim testiranjem vzorcev s standardno geometrijo. Natančno je opisana tudi izdelava preizkušancev, sam postopek testiranja na servo-hidravličnem stroju Instron 1255, odčitavanje in beleženje podatkov ter delo v programu Microsoft Excel. Rezultati kažejo, da lokalno utrjena področja pri tankih epruvetah ne zavirajo inciacijo in rast utrujenostne razpoke, prav tako tudi pri tankih epruvetah ne pride do spremembe smeri napredovanja utrujenostne razpoke. Pri deblejših epruvetah pride do zaviranja rasti utrujenostne razpoke skozi lokalno utrjena področja, vendar istočasno pride do spremembe rasti razpoke proti luknji, ki predstavlja območje oslabitev na kompaktnem (ang. Compact Tension-CT) preizkušancu.
Ključne besede: kontrola, merilno orodje, Instron, natezno preizkušanje, tlačna obremenitev, preizkušanje, epruvete, utrujanje, razpoka
Objavljeno v DKUM: 09.10.2023; Ogledov: 346; Prenosov: 36
 Celotno besedilo (4,35 MB) |
2. Razvoj novih končnih elementov za numerično modeliranje prečno razpokanih vitkih nosilcev z linearno spreminjajočo se širino in/ali višino pravokotnega prerezaDenis Imamović, 2021, doktorska disertacija Opis: Za upogibno analizo vitkih ravninskih nosilcev s prečno razpoko smo v disertaciji izpeljali štiri nove tri-vozliščne linijske končne elemente z dodatno prostostno stopnjo na lokaciji razpoke. Izpeljani elementi so uporabni za numerično modeliranje treh različnih primerov linearnega spreminjanja pravokotnega prečnega prereza: za linearno spreminjajočo se širino ob konstantni višini, za linearno spreminjajočo se višino ob konstantni širini ter za hkratno linearno spreminjajočo se širino in višino prereza. V poenostavljenem računskem modelu razpokanega nosilca, ki temelji na Euler-Bernoullijevi teoriji majhnih pomikov, je razpoka predstavljena z nadomestno rotacijsko vzmetjo, ki povezuje oba sosednja elastična podsegmenta. Najprej smo z uporabo osnovnih polinomskih interpolacijskih funkcij četrte stopnje izpeljali aproksimativni končni element, ki je univerzalen in primeren za analizo vseh treh primerov linearnega spreminjanja prereza kot tudi za analizo prizmatičnih nosilcev. Vendar je za doseganje rezultatov, ki konvergirajo k točnim rešitvam diferencialnih enačb, treba uporabiti več takih končnih elementov. Nato smo z rešitvijo diferencialne enačbe statičnega upogiba za vsak primer linearnega spreminjanja širine in/ali višine prečnega prereza posebej dobili še tri komplete (za statično analizo) točnih interpolacijskih funkcij, iz katerih smo izpeljali še ostale tri končne elemente, ki zaradi logaritemskih členov v rešitvah zahtevajo ločene rešitve in ne dopuščajo uporabe končnega elementa s hkratnim spreminjanjem obeh dimenzij za obe enostavnejši spreminjanji dimenzije. Za vse štiri izpeljane končne elemente smo v zaključeni obliki podali vse izraze materialnih in geometrijskih togostnih matrik, masnih matrik ter obtežnih vektorjev. Uporabnost vseh izpeljanih izrazov končnih elementov smo za vse tri primere spreminjanja prereza prikazali za tri tipične (statično, uklonsko in modalno) analize enostavnih konstrukcij. Numerične analize z vsemi izpeljanimi končnimi elementi so bile izvedene v programu Mathematica. Natančnost rezultatov vseh analiz poenostavljenih linijskih modelov smo verificirali tudi z natančnejšimi in neodvisnimi, vendar mnogo bolj računsko zahtevnejšimi, 2D- oz. 3D-modeli končnih elementov v komercialnem programu SAP2000. Pri statični analizi, kjer je to bilo edino mogoče, smo rezultate dodatno preverili še z analitičnimi rešitvami diferencialnih enačb poenostavljenega modela.
Pri vseh analizah so se kot nedvomno boljši izkazali statično točni končni elementi, ki pri osnovni diskretizaciji z enim končnim elementom izkazujejo v splošnem boljše ujemanje z 2D- oz. 3D-modelom. Rezultati izvedenih analiz tudi kažejo, da smo z vpeljavo prečnega pomika kot dodatne prostostne stopnje na lokaciji razpoke pri uklonski in dinamični analizi pri vseh poenostavljenih modelih dobili bistveno hitrejšo konvergenco rezultatov. S tem smo dosegli najpomembnejši cilj, saj bodo novi končni elementi, poleg aplikacije za klasično linearno kot tudi nelinearno analizo odziva na znano oz. s predpisi definirano (npr. v potresnem inženirstvu) obtežbo, omogočali hitrejšo in s tem učinkovitejšo izvedbo inverzne identifikacije razpokanih linijskih konstrukcij z linearno spreminjajočimi prerezi.
Dodatno smo uporabnost in učinkovitost univerzalnih končnih elementov prikazali na dveh inženirsko zahtevnejših primerih s področja gradbeništva. Na področju razvoja inovativnega železniškega praga so se predlagani končni elementi za analize vpliva popuščanja zvarov v primerjavi s standardnimi končnimi elementi izkazali kot uspešnejši. S tem primerom smo potrdili, da lahko predlagane končne elemente namesto za modeliranje razpok uspešno uporabimo tudi za ostale nezveznosti zasukov. V drugem primeru pa smo z uporabo predlaganih končnih elementov in nelinearno definicijo rotacijske vzmeti izvedli nelinearno statično potisno analizo armirano betonskega nosilca, ki izkazuje dobro ujemanje rezultatov poenostavljenega modela z eksperimentom.
Ključne besede: upogib nosilca, prečna razpoka, metoda končnih elementov, trivozliščni končni element, matematični model, linearno spreminjanje dimenzij, pravokotni prerez, statična analiza, dinamična analiza, uklonska analiza, nelinearna potisna analiza
Objavljeno v DKUM: 15.06.2021; Ogledov: 1380; Prenosov: 180
Celotno besedilo (9,72 MB) |
3. Določitev kritične velikosti razpoke v kombinirano obremenjeni gredi : magistrsko deloIvan Dominik Horvat, 2021, magistrsko delo Opis: Pogonske gredi železniških vozil predstavljajo kritični element, ki je najbolj obremenjen med zagonom vozila. V praksi se je izkazalo, da se na pogonskih gredeh v osrednjem delu na mestu razširitve gredi za nased pesta zobnika lahko pojavijo prečne utrujenostne razpoke, ki v skrajnem primeru lahko zlome pogonsko gred. Namen magistrske naloge je raziskati napetostne pogoje, ki nastopijo med zagonom vozila in višino faktorja intenzitete napetosti, ki je lahko posledica risa med struženjem gredi ali lokalnih plitvih površinskih razpok. Napetostni pogoji so določeni z upoštevanjem sil na zobniku ter dimenzijskih razmer v kritičnem delu gredi in lastnosti materiala gredi. S pomočjo eksperimentalno opravljenih preizkušanj materiala gredi so določene natezne lastnosti ter na osnovi lomnomehanskih statičnih testov odpornostne krivulje materiala in dinamičnih testov so določeni parametri hitrosti rasti razpoke, kot tudi občutljivost materiala na iniciacijo utrujenostne rasti razpoke. Rezultati numeričnih simulacij kažejo, da faktor intenzitete napetosti pri razpoki globine 0,2 mm, ki je povprečna globina risa po struženju materiala je v rangu faktorja intenzitete za iniciacijo utrujenostne rasti razpoke. Inicirana utrujenostna razpoka, se lahko na to utrujenostno širi z vsakim zagonom, do svoje kritične velikosti. Obenem je ugotovljeno, da rast utrujenostne razpoke je dovolj počasna, da je možno med rednimi 6 mesečnimi pregledi na kritičnih mesti pravočasno zaznati prisotnost razpoke preden doseže svojo kritično velikost ter s tem gred z razpoko pravočasno odstraniti z železniškega vozila.
Ključne besede: mehanika loma, eksperimentalna mehanika loma, normalizacijska metoda, SINTAP, ASTM E1820-1, železniška pogonska gred, razpoka, utrujanje, faktor intenzitete napetosti, numerična simulacija po metodi končnih elementov, napetostna analiza
Objavljeno v DKUM: 09.03.2021; Ogledov: 1227; Prenosov: 177
Celotno besedilo (4,32 MB) |
4. Vpliv trdnostno heterogenega zvarnega spoja na hitrost rasti razpoke v zvaru iz mikrolegiranega jeklaKlemen Senovršnik, 2018, magistrsko delo Opis: Osrednja tema magistrskega dela je določitev vpliva trdnostno heterogenega zvarnega spoja na hitrost rasti razpoke v zvaru iz mikrolegiranega jekla NIOMOL 490K. V nalogi so obravnavani parametri in ostali dejavniki, ki vplivajo na hitrost rasti razpoke na zvarnem spoju iz jekla NIMOL 490K skozi različna področja zvara. Hitrost rasti razpoke bo izmerjena v trdnostno močnejših varkih zvarnega spoja in v varkih, ki so trdnostno šibkejši. Posebna pozornost pa bo posvečena hitrosti širjenja razpoke na mejah trdnostno neenakih varkov, ko se razpoka širi iz enega dela materiala vara v drugi del vara, ki trdnostno ni enak. Napake vodijo do trdnostne neenakosti, kar se močno odraža na mehanskih lastnostih zvarnega spoja. V svojem delu bom torej raziskal hitrost širjenja razpoke, ki je podana s Parisovo krivuljo v logaritemskem diagramu da/dN (hitrost širjenja) v odvisnosti od števila nihajev ΔN oziroma razpona faktorja intenzitete napetosti ΔK. S pomočjo Parisove krivulje bom torej lahko najbolje opisal rast utrujenostne razpoke, in sicer s pomočjo faktorja intenzitete napetosti ΔK ter ostalih materialnih parametrov.
Ključne besede: razpoka, zvarni spoj, hitrost rasti, mikrolegirano jeklo, Parisova krivulja, trdnostna neenakost
Objavljeno v DKUM: 14.09.2018; Ogledov: 1420; Prenosov: 148
Celotno besedilo (5,06 MB) |
5. VPLIV UDARNE ŽILAVOSTI NA LOMNO ŽILAVOST ZVARA ENERGETSKE KOMPONENTETadej Pavlin, 2015, magistrsko delo Opis: Magistrska delo zajema kratek teoretični opis osnovnih značilnosti zvarnih spojev. Pri tem je opisana problematika pojava razpok v varjenih konstrukcijah, ki so hkrati najbolj nezaželene napake, ki se pogosto pojavljajo pri zvarnih spojih. Opisana je tudi določitev Charpyjeve udarne žilavosti in določitev, ter pomen lomne žilavosti zvara. Praktičen del zajema določitev eksperimentalne udarne žilavosti zvara v korenu in temenu. Osnovne mehanske lastnosti temena in korena zvara so predstavljene s pomočjo korelacijskih enačb na podlagi mikrotrdote v korenu in temenu zvara. Med osnovne mehanske lastnosti zvara sodijo meja tečenja in natezna trdnost. Cilj naloge predstavlja izračun lomne žilavosti zavra na podlagi eksperimentalnih rezultatov udarne žilavosti. Izračun je izveden po dveh različnih metodah. Namen magistrske naloge je prikazati, kako lahko tehnično korektno in ekonomično upravičeno pridemo do odličnih rezultatov določitve lomne žilavosti. Rezultati izhajajo na podlagi izvedbe Charpyjevega preizkusa udarne žilavosti.
Ključne besede: Zvar, razpoka, udarna žilavost, lomna žilavost, mehanske lastnosti
Objavljeno v DKUM: 03.11.2015; Ogledov: 2717; Prenosov: 276
Celotno besedilo (2,28 MB) |
6. The effect of a material's heterogeneity on the stress and strain distribution in the vicinity of a crack frontDražan Kozak, Nenad Gubeljak, Jelena Vojvodič-Tuma, 2007, izvirni znanstveni članek Opis: In this investigation a high-strength low-alloyed (HSLA) steel of the 700-MPa strength class was used as a base material. A butt-welded joint with X grooves was produced with an overmatched weld metal that had a yield strength 23 % greater than that of the base material. Three-point bending B x 2B test specimens (thickness B = 36 mm) were extracted from the welded joints. The straight crack front (a0 = 35,571 mm) crosses different microstructures through the thickness of the specimen. Both fracture-mechanics tests and a 3D finite-element analysis were performed. The CTOD parameter of the fracture toughness was measured and calculated numerically. The loading level at which stable crack growth occurred was also determined. The comparison of the experimental and numerical values of the CTOD (bs) displacements showed good agreement. The principal stress, ▫$/delta_{y}$▫, the Mises equivalent stress, ▫$/delta_{eq}$▫. and the plastic equivalent strain, ▫$/epsilon_{pl, eq}$▫, at the moment of crack initiation were studied for six equidistant layers from the surface to the mid-thickness of the specimen. The dependence of the crack-opening stress (denoted as ax in this paper) on the local fracture-toughness value was considered as the parameter which determines the direction of the crack-front propagation. The results show that the lower strength of the base metal contributes to the crack-path deviation in the mid-thickness of the specimen. Both the crack-path deviation and the higher toughness of the base metal increase the critical fracture toughness value of the welded joint.
Ključne besede: trdnost spoja z večjo trdnostjo vara, razpoka, porazdelitev napetosti, porazdelitev deformacij, analiza končnih elementov
Objavljeno v DKUM: 10.07.2015; Ogledov: 1377; Prenosov: 114
Celotno besedilo (575,99 KB)
Gradivo ima več datotek! Več... |
7. The behaviour of coarse-grain HAZ steel with small defects during cycling loadingVladimir Gliha, Tomaž Vuherer, 2007, izvirni znanstveni članek Opis: The effects of small, artificial surface defects on the fatigue strength of coarse grain HAZ material found at the weld toe were studied. The size of defects did not exceed the grain size, which is the most relevant microstructural unit of polycrystalline metals. The artificial defects were made by indenting the material with Vicker`s pyramid and by drilling holes. The samples of coarse-grain HAZ material were prepared using a welding thermal-cycle simulator or furnace. The mexperimentally determined bending fatigue strength versus the properly evaluated defects siye was compared with the propagation of long cracks. Residual stresses appear when making small artificial defects. The crack initiation from the defects was analysed and theinfluence of residual stresses is discussed.
Ključne besede: varjenje, zvarni spoji, TVP, rob zvara, groba zrna, dinamična trdnost, umetne napake, stabilna razpoka, zaostale napetosti
Objavljeno v DKUM: 10.07.2015; Ogledov: 1783; Prenosov: 113
Celotno besedilo (428,47 KB)
Gradivo ima več datotek! Več... |
8. Lomna žilavost "over-matched" zvarnega spoja, izmerjena na velikih in majhnih preizkušancihDanilo Rojko, Tomaž Vuherer, Vladimir Gliha, 2001, izvirni znanstveni članek Opis: Pri tem delu smo eksperimentalno analizirali posledice trdnostne neenakosti "over-matched" zvarnega spoja in položaja konice na vedenje pri lomu. Zvarni spoj je bil izdelan z varjenjen pod praškom (EPP). Primerjali smo lomno žilavost CTOD, določeno pri standardnih upogibnih (SENB) in velikih (WP) preizkušancih ter ocenili vpliv "constraint"-a pri nizkih temperaturah. Pri obeh tipih preizkušancev je bila razpoka narejena z utrujanjem materiala. Konica razpoke je bila v varu in grobozrnatem toplotno vplivanem področju (GZTVP). Lomno žilavost CTOD smo določali na podlagi predpisov, ki jih podaja BS 7448. oz. smernic raziskovalnega centra GKSS.
Ključne besede: varjenje, zvarni spoji, lomna žilavost, CTOD, konstrukcijsko jeklo, trdnostna neenakost, lokalna krhka področja, upogibni SENB preizkušanec, velik natezni WP preizkušanec, var, grobozrnato toplotno vplivano področje, utrujenostna razpoka
Objavljeno v DKUM: 01.06.2012; Ogledov: 2481; Prenosov: 141
Celotno besedilo (269,42 KB)
Gradivo ima več datotek! Več... |
9. Določevanje hitrosti širjenja utrujenostne razpoke v zvarnem spoju pri majhnih prirastkihJožef Predan, Nenad Gubeljak, Maks Oblak, Janko Legat, 2002, izvirni znanstveni članek Opis: Standardi in dokumenti za določitev hitrosti širjenja razpoke predvidevajo uporabo standardnih preizkušancev, na katerih je mogoče meriti dolžino razpoke od nekaj deset do nekaj sto milimetrov prirastka. Problem postaja težaven pri zvarnih spojih, kadar se merijo prirastki razpoke na skupni razdaljile nekaj milimetrov. Za to so poglavitni razlogi naslednji: utrujanje poteka z relativno nizko amplitudo faktorja intenzitete napetosti v področju utrujenostnega praga, mikro strukturna in trdnostna heterogenost zvarnega spoja, zaostale napetosti kot posledica varjenja, med utrujanjem se način odpiranja razpoke lokalno spreminja iz enoosno nateznega na ravninsko strižno in nasprotno. Omenjeni dejavniki se kažejo z izrazito neurejeno sliko hitrosti širjenja utrujenostne razpoke. V prispevku je opisan postopek za predobdelavo eksperimentalno izmerjenih vrednosti (prirastek razpoke, št. nihajev), ki omogoča zanesljivejšo določitev hitrosti širjenja utrujenostne razpoke v zvarnem spoju za majhne prirastke do zloma, ko faktor intenzitete napetosti preseže lomno žilavost.
Ključne besede: zvarni spoji, utrujenostna razpoka, faktor intenzivnosti napetosti, prag
Objavljeno v DKUM: 01.06.2012; Ogledov: 2207; Prenosov: 118
Celotno besedilo (186,33 KB)
Gradivo ima več datotek! Več... |
10. Statična nosilnost in življenjska doba velikih aksialnih dvorednih krogličnih ležajevRok Potočnik, 2010, doktorska disertacija Opis: Standardni računski postopki za preračun kotalnih ležajev v splošnem niso uporabni za preračun velikih aksialnih kotalnih ležajev. Razlog za to je predvsem specifičnost geometrije, izdelave, obratovalnih pogojev, obremenitev, vgradnje ipd.. Ključni parametri, ki vplivajo na statično in dinamično nosilnost teh ležajev so geometrija, (ne)togost priključne konstrukcije, zaradi katere pride do deformacije ležaja in materialne lastnosti tečine.
V sklopu doktorske disertacije je bil razvit računski postopek za določitev porazdelitve kontaktnih obremenitev po tečinah ležaja, določene so bile empirične enačbe za določitev statičnih in cikličnih elasto-plastičnih trdnostnih lastnosti jekla 42CrMo4 le v odvisnosti od trdote in analizirana je bila primernost nekaterih obstoječih računskih modelov za izračun statične nosilnosti in življenjske dobe tečine velikih aksialnih kotalnih ležajev. Na osnovi porazdelitve kontaktnih obremenitev ter statične in dinamične nosilnosti tečine sta bili določeni statična in dinamična nosilnost velikega aksialnega dvorednega krogličnega ležaja. Na koncu je bila, predvsem kot osnova za nadaljnje delo, izračunana še hitrost širjenja utrujenostne razpoke na površini tečine.
Računski postopek za izračun porazdelitve kontaktnih obremenitev po tečinah ležaja, ki je osnova za vse nadaljnje izračune, temelji na vektorskem popisu geometrije ležaja, zunanjih obremenitev in kontaktnih sil. Takšen pristop omogoča popis poljubne geometrije ležaja in predstavlja osnovo za simuliranje vpliva deformacij le-tega. Računski postopek je bil implementiran v obliki računalniškega programa, ki omogoča analizo enorednih in dvorednih velikih aksialnih krogličnih ležajev z dvotočkovnim ali štiritočkovnim dotikom.
Izračuni so pokazali, da je z metodo končnih elementov ob upoštevanju kriterija dopustne trajne deformacije tečine mogoče relativno dobro določiti statično nosilnost tečine velikega aksialnega kotalnega ležaja. Primerjava računskih metod za določitev življenjske dobe tečine je pokazala, da pri izračunih z napetostno in deformacijsko metodo glavni problem predstavljata način upoštevanja srednje napetosti in upoštevanje vpliva velikosti ležaja. Pri izračunih z Weibullovo, Lundberg-Palmgrenovo, Ioannides-Harrisovo in Zaretskyjevo metodo glavni problem predstavlja določitev materialne konstante in upoštevanje vpliva plastičnih deformacij pri večjih kontaktnih obremenitvah. Izkazalo se je, da le Ioannides-Harissova metoda zajame tako vpliv plastične deformacije pri višjih obremenitvah kot vpliv velikosti ležaja. Tako statična nosilnost kot življenjska doba tečine sta bili določeni tudi eksperimentalno. Pri tem se je izkazalo, da eksperimenti na osnovi stoječega kontakta z obremenitvenim razmerjem R=0,1 niso primeren način za simuliranje kontaktnih obremenitev pri kotaljenju.
Ključne besede: veliki aksialni kroglični ležaj, deformacija obročev, porazdelitev kontaktnih sil, Hertzova teorija kontakta, statična nosilnost, življenjska doba, dinamična nosilnost, linearno-elastična mehanika loma, utrujenostna razpoka
Objavljeno v DKUM: 04.08.2010; Ogledov: 6945; Prenosov: 620
Celotno besedilo (17,11 MB) |
