articol stiintific OPACD

8/10/2019 articol stiintific OPACD

1/7

Studii i Cercetri tiinifice Chimie i Inginerie Chimic, Biotehnologii, Industrie Alimentar

2013, 12 (1), pp. xxx yyy

ISSN 1582-540XScientific Study & ResearcChemistry & Chemical Engineering, Biotechnology, Food Industry

ORIGINAL RESEARCH PAPER

FATIGUE TESTING BENCH FOR STEEL ANDALUMINIUM

STAND PENTRU INCERCAREA LA OBOSEAL AO ELULUI I ALUMINIULUI

Emil Dogaru1*

1Universitatea Vasile Alecsandri din Bacu, Facultatea de Inginerie MSIPS, 600115 , Bacu, Ro !nia

*Corresponding author: [email protected]

Received: Month, dd, yyyyAccepted: Month, dd, yyyy

Ab !ra"!# Materials act different when they are e posed to varioustypes of stresses. !hat is the reason for e isting la"oratories in whichmaterials are tested. #tandardi$ed specimens are a must "ecause they "ehavethe same as the original parts "ut can have different applications. %oodresults are influenced "y having modern e&uipment for testing, collectingdata and interpreting the results. 'atigue testing provides the researcher dataa"out the life time of a part, a"out the progression of the crac( and "y using

computer programs such as the 'inite )lement Method you can shape your structure to resist more at the same weight "y modifying its geometry.

$%&'or( # alu iniu , "atigue, Finite #le ent Met$od, s$a%e, standardi&ed, steel, testing 'enc$ .


2/7

DOGARU

INTRODUCERE

R%)i !% a la obo %al+ este cel mai ridicatnivel numeric de solicit+riciclice dinamice

la care re$ist+ epruvet+ standardi$at+, n condi ii cunoscute, f+r+ ns+ a de$volta fisuriconsiderate neaccepta"ile pentru calitatea materialului n cau$+. -eterior+rile sunt provocate de o"oseala fi$ic+ creat+ prin repetarea aceluia i fel de solicitare.Ruperea la o"oseal+ se produce in $ona tensiunilor mari, unde anumi i factoriconstructivi sau tehnologici, cum ar fi concentratorii de tensiune, conduc la nceput laapari ia unei microfisuri. Apoi, prin varia ia solicit+rii microfisura se ad+nceste.Contactul dintre suprafe ele re$ultate prin fisurare duce la apari ia unei $one lucioase nsec iunea de rupere. /rin propagarea fisurii sec iunea sl+"este, pentru ca la un momentdat ruperea sa se produc+ n mod "rusc 0i s+ apar+ astfel o $on+ grun oas+ n sectiuneade rupere 1 2.3a$ele necesare pentru dimensionarea pieselor supuse la solicit+ri varia"ile pot fi create

prin determinarea re$isten ei de durat+ a pieselor, ncerc4ndu5le n condi ii reale de e ploatare. Asemenea ncercari sunt costisitoare, necesit+ mult timp i, n unele ca$uri, pre$int+ dificult+ i. Aceasta r+m4ne, ns+, calea cea mai sigur+ pentru sta"ilireadura"ilit+ ii reale a pieselor i este indicat+ n ca$ul pieselor ce urmea$+ a fi fa"ricate n serii mari.-eterminarea prin calcul a dimensiunilor pieselor supuse la solicit+ri ciclice, pre$int+ oimportan + deose"it+, aceasta fiind calea folosit+, n mod curent, la ora actual+ 162.

MATERIALE ,I METODE

7a "a$a de$volt+rii metodei elementelor finite stau pe de5o parte posi"ilit+ ile dea"ordare a unei game largi de pro"leme din domeniul mecanicii mediului deforma"il, alfi$icii mediilor continue 0i a teoriei c4mpurilor, a chimiei cuantice etc., iar pe de alt+ parte, nivelul tot mai ridicat al performan elor tehnicii de calcul, care d+ posi"ilitateade$volt+rii calculelor p4n+ la nivelul de preci$ie dorit 18 5 92.'+r+ ndoial+, metoda elementelor finite este la ora actual+ cel mai puternic instrumentde investigare a multor pro"leme dintre cele mai comple e, din domenii foarte variate[ ].7a aplicarea metodei elementelor finite se fac urm+toarele ipote$e principale[8].

5 elementele finite sunt conectate numai n noduri;

5 toate for ele sunt concentrate 0i aplicate numai n noduri;5 deplas+rile 0i deforma iile n orice punct al unui element se e prim+ n mod unic,n func ie de deplas+rile nodurilor;

5 tensiunile n interiorul oric+rui element se e prim+ prin intermediuldeforma iilor, n func ie de deplas+rile nodurilor 1


3/7

FATIGUE TESTING BENCH FOR STEEL AND ALUMINIUM

) presia repre$int+ forma cea mai ampl+ a ecua iei metodei elementelor finite. 'ie c+este vor"a numai de un element finit sau de ntreaga structur+, forma ecua iei esteaceea0i iar, vectorii{ }' 0i{ }u sunt func ii de timp.

[C] matricea capacit+ ii calorice;{ }u vectorul temperaturilor nodale;[- ] matricea de elasticitate >rigiditate? a materialului.

ot4nd:

[ ] [ ] [ ] =

B

! dB M matricea consistent+ a maselor;

>6?

[ ] [ ] [ ][ ] =

B

! dB3-3= matricea de rigiditate;

> ?

{ } { } [ ] { } +=

A

!dAf /' vectorul coloan+ a for elor e terioare 1 2.

>8?

ANALI-A EPRU.ETEI PRIN METODA ELEMENTELOR FINITE

n metoda elementelor finite se utili$ea$+, ca punct de plecare, un model integral alfenomenului studiat. Acesta se aplic+ separat pentru o serie de mici regiuni ale structuricontinue repre$entate de epruveta o" inut+ prin procedeul discreti$+rii, denumit ele ent

"init tridi ensional tetraedral , legat de alte elemente prin puncte numitenoduri .Aceste elemente finite sunt astfel concepute nc4t ansam"lul lor sa reconstituie c4t maifidel posi"il structura real+ a epruvetei utili$ate pe standul de ncercare. n principiu,aceste leg+turi sunt astfel concepute nc4t s+ permit+ o solu ie c4t mai e act+, atuncic4nd structura este discreti$at+ n elemente finite cu dimensiuni din ce n ce mai reduse./entru o anali$+ cu elemente finite c4t mai e act+ se impune conceperea unui modelgeometric corect care s+ fie identic ca i dimensiune cu epruveta utili$at+ pe standul dencercare la o"oseal+ a materialelor. Modelul geometric al epruvetei este de tip volum ieste pre$entat n 'igura .

St. Cerc. St. CICBIA 2011 12 (1)


4/7


5/7


'ig. . oduri

RE-ULTATE ,I DISCU3II

Pr%)% !ar%a g% %ral+ a !a (ului

-atorit+ produc iei de serie mare, n industria aeronautic+ 0i nu numai este Dustificat+din punct de vedere economic e isten a unui la"orator pentru determinarea re$isten ei lao"oseal+ a materialelor n e ploatare.En actiunile de reproiectare sau de creare a unor produse noi, este necesara estimareaduratei de viata care este facilitata de re$ultatele o"tinute pe standurile de incercare.'iecare ciclu are o contri"u ie egala la deteriorare: dac+ piesa cedea$a dupa cicluri de

amplitudine constant+, atunci fiecare ciclu produce o deteriorare , iar n cicluri produc

o deteriorare .

-eteriorare este raportul ntre dimensiunea fisurii la un moment dat 0i lungimea critic+la care piesa cedea$+.

St. Cerc. St. CICBIA 2011 12 (1) 9


6/7

DOGARU

'ig. 8. #tand pentru ncercarea la o"oseal+ a materialelor

#tandul este reali$at din urmatoarele elemente componente: Motor electric de curent alternativ alimentat la #ocietatea American+ de Materiale 0i !est+ri ?,iar dimensiunile se calculea$+ nlocuindn rela ii valorile : w 9 mm, " mm.

St. Cerc. St. CICBIA 2013 12 (1)I


7/7


'ig. 9. )pruvet+ pentru determinarea re$isten ei la o"oseal+ conform A#!M )I8J5FF

Materialele alese pentru studiu:5 o el K7 J utili$at n industrie la aplica ii multiple;

5 duraluminiu A= I utili$at n aeronautic+ datorit+ propriet+ ilior salem"un+t+tite n urma alierii aluminiului.

CONCLU-II

-ac+ prin calitatea unui echipament de pro"a n elegem gradul sau nivelul prin careacesta corespunde necesit+ ilor la un moment dat, atunci prin fia"ilitate se n elegeutili$area produsului la parametrii proiecta i, e ploatarea lui sigur+ 0i continu+, ncondi ii determinate, pe parcursul unei durate de timp.n acest conte t se dovedeste necesar+ utili$area tehnicilor moderne de culegere 0iinterpretare a informa iilor pentru ma imi$area eficien ei re$ultatelor o" inute n urmancerc+rii la o"oseal+ a diferitelor tipuri de materiale. -ate fiind multiplele aspectelegate de eficien a adopt+rii tehnicilor moderne de simulare, utili$area lor se pretea$a laoptimi$area structurii anali$ate.Ca o conclu$ie general+, utili$area in paralel a metodei de anali$a cu element finit 0i asimul+rii practice pe epruvete standardi$ate repre$int+ cel mai "un compromis ntre

apropierea de optimul5 int+ pe de o parte, 0i simplitatea 0i ro"uste e, pe de alt+ parte.

BIBLIOGRAFIE.6. -eutsch, E.: Re&isten(a aterialelor , )d. -idactic+ 0i/edagocic+, 3ucure0ti,1567;. Mocanu, -. R.: Re$isten a materialelor, )d. !ehnic+, 3ucure0ti L

articol stiintific OPACD

Documents

Transcript of articol stiintific OPACD