Volume V (2017)
Application of the points and line methods of the theory of critical distances for fracture toughness estimation of steel using numerical and experimental approach
Abstract: The article presents the methodology of the Theory of Critical Distances applied for steel 42CrMo4(40HM). The following article demonstrate the use of FEM numerical simulations in an SIMULIA ABAQUS environment for determination of notch stress distribution in SENT (Single Edge Notched Tension) specimen along the notch axis with different configuration of root radius. In order to obtain correct values of the numerical simulation, static tensile test was carried out. In order to estimate basic material properties and strength leading to the rupture of the notched component sample, the point (PM) and line method (LM) were used. In the article, it was examined whether the characteristic length L is independent of the notch configuration. Based on the obtained results, experimental studies and numerical simulations have been designated critical loading conditions for the test material. Finally, it was calculated a critical value of Kc. For 42CrMo4 steel, the critical distance L is equal 0,4mm with characteristic strength estimated on the level: 2250 MPa (for LM method 0.47, 1945MPa correspondingly).
Keywords: Theory of Critical Distances, Point Method, Line Method, Fracture Toughness
Zastosowanie metody punktowej oraz liniowej teorii krytycznych dystansów do wyznaczania odporności na pękanie stali z wykorzystaniem symulacji numerycznych i badań doświadczalnych
Streszczenie: Zagadnienia wyznaczania wytrzymałości elementów konstrukcyjnych poddanych działaniu koncentratorów naprężeń są istotne z punktu widzenia projektowania nowych konstrukcji, a także analizy już istniejących. Jedno z podejść teoretycznych określane mianem Teorii Krytycznych Dystansów pozwala na wyznaczanie stałych materiałowych związanych z procesem pękania. w artykule zaprezentowano metodę wyznaczania stałych Teorii Krytycznych Dystansów; dystansu krytycznego L i charakterystyczną wytrzymałość materiału ⯑0 dla stali 42CrMo4 (40HM) przy użyciu Metody Punktowej (PM) i Metody Liniowej (LM). Przedstawiono wyniki badań doświadczalnych – rozciągania próbek z bocznym koncentratorem naprężeń o zróżnicowanym promieniu zaokrąglenia dna karbu oraz symulacji numerycznych w środowisku SIMULIA ABAQUS. Przeprowadzone analizy numeryczne pozwalają na uzyskanie dystrybucji naprężeń przed frontem szczeliny dla różnych konfiguracji geometrii karbów. Na tej podstawie dla badanego materiału wyznaczono dystans krytyczny L wynoszący dla metody punktowej 0,4 mm i odpowiadającą mu charakterystyczną wytrzymałość 2250 MPa (dla metody liniowej odpowiednio 0,47 mm i 1945 MPa).
Słowa kluczowe: Teoria Krytycznych Dystansów, Metoda Punktowa, Metoda Liniowa, wytrzymałość na pękanie
_________________________________________________________________________
The role of fractographic analysis in the assessment of causes damage to structural elements and drive systems
Abstract: This article presents an analysis of both macro- and microfractographs as an example of a fatigue damage evolution in a driveshaft differential gear of a WRX class racing car. Results of the analysis allowed the identification of the probable main factor initiating this phenomenon. Fatigue fracture surface is a very essential source of cognitive and usable information about the potential damage causes of various mechanical components. In the investigated part, the structural notch was a main cause of fatigue (pre-mature) damage.
Keywords: pinion shaft, damage, fatigue, microstructure, fractography
Rola analizy fraktograficznej w ocenie przyczyn uszkodzenia elementów konstrukcyjnych i systemów napędowych
Streszczenie: W pracy zaprezentowano przypadek zmęczeniowego uszkodzenia wałka atakującego samochodu klasy WRC. Opisano procedurę badawczą zmierzającą do ustalenia przyczyn przedwczesnej zużycia zmęczeniowego wałka. Zaprezentowano wyniki analiz mikroskopowych (mikroskopia świetlna oraz skaningowa mikroskopia elektronowa). Analizie poddano także powierzchnię pęknięcia. Wykazano obecność wady w postaci karbu mechanicznego będącego wynikiem obróbki mechanicznej zębów.
Słowa kluczowe: zębnik, uszkodzenie, zmęczenie, mikrostruktura, fraktografia
_________________________________________________________________________
Evaluation of the possibilities of simulation of the microinjection process on the example of a gearwheel
Abstract: The article presents the possibilities of using Autodesk Moldflow MPI software to simulate the micro injection molding process. In addition, was made a comparative analysis of the results of micro injection molding process simulation for tooth plastic gear: with the inertia effect and without in calculations. The results of the numerical analysis taken into account in the design of the gear manufacturing process should enable the required quality of the molded detail to obtained and the number of trials to reduced or eliminated.
Keywords: computer simulations, micro injection molding, micro-parts, injection molds for micro-parts
Ocena możliwości symulacji procesu mikrowtryskiwania na przykładzie koła zębatego
Streszczenie: W artykule przedstawiono możliwości wykorzystania oprogramowania Autodesk Moldflow MPI do symulacji procesu mikrowtryskiwania. Ponadto w pracy dokonano również analizy porównawczej wyników symulacji komputerowej mikrowtryskiwania koła zębatego z zawarciem efektu bezwładności oraz bez jego ujęcia w obliczeniach. Wyniki analizy numerycznej uwzględnione przy projektowaniu procesu wytwarzania przedstawionego koła zębatego powinny umożliwić uzyskanie wymaganej jakości detalu oraz pozwolić na zmniejszenie ilości wykonywania prób lub całkowite ich wyeliminowanie.
Słowa kluczowe: symulacje komputerowe, mikrowtryskiwanie, mikrodetale, formy na mikrodetale
_________________________________________________________________________
Electronic flight data acquisition system for remotely piloted aircraft
Abstract: This article presents data acquisition system developed for the use primarily in Remotely Piloted Aircraft Systems. The system consists of several modules which independently function as Air Data Computer, Attitude and Heading Reference System and Flight Data Recorder. Each module works independently from other modules and also provides capability of real time data transmission. The system is capable of wireless data transmission via ZigBee wireless data protocol. The research may be considered as important and valuable due to the fact that it describes innovative concept of “wireless sensors” system. These type of systems are currently only beginning to appear in commercial applications and such wireless systems appear to be a future of metrology in RPAS applications. Features of each module are stated in the article. The prototype device has been tested and confirmed to be operationally functional.
Keywords: Air Data Computer, Attitude and Heading Reference System, Data Acquisition System, Wireless
Sensor, RPAS.
_________________________________________________________________________
Analysis and development of an effective method of preheating hot forging tools
Abstract: This article contains an overview of available preheating methods which are commonly used in hot forging processes. Then a comprehensive analysis of the temperature changes that occur on the surface and directly below the surface of the forging die was carried out during the preheating process. The temperature measurement was performed with fast thermal camera and a thermocouple inserted inside the tool. The temperature was measured in traditional preheating process, and its value after preheating was about 200ºC, which can be acceptable, however this process was improper, because of possibility of tempering surface layer of forging tool. That’s why new method of preheating tools in contact with heated billets was developed and detailed instructions for time and layout of billets were prepared. The tool temperature was measured also after application of new method presented in this manuscript, and it reached over 200ºC after two preheating cycles. After three cycles of preheating also good results obtained because temperature in surface layer was about 260ºC. In conclusion, method proposed by authors obtained good result, is quite efficient and prevents from tempering of forging tools. Finally, two pre-heating instructions were prepared, for the Massey 2500T press and the Massey 1300T press, which are attached at the end of the manuscript.
Keywords: preheating, forging die, temperature, tempering, billet
Analiza i opracowanie efektywnego sposobu wstępnego nagrzewania narzędzi do kucia na gorąco
Streszczenie: Artykuł obejmuje przegląd i ocenę dostępnych metod wstępnego nagrzewania narzędzi kuźniczych. Następnie zawiera kompleksową analizę zmian temperatury, jakie zachodzą na powierzchni i bezpośrednio pod powierzchnią matryc kuźniczych podczas wstępnego ich nagrzewania. Dla wybranej metody grzania wstępnego materiałem wsadowym opracowano szczegółowe wytyczne dotyczące sposobu i czasu nagrzewania wkładek matrycowych. Przygotowano również szczegółowe wytyczne grzania narzędzi na dwóch wybranych prasach.
Słowa kluczowe: nagrzewanie, matryca, temperatura, odpuszczanie, materiał wsadowy
_________________________________________________________________________
Assessment of district heating needs and technical possibilities in the vicinity of a future polish nuclear power station
Abstract: Nuclear power plants can be a reliable source of heat supplying district heating systems. Importantly, thermal and flow parameters of a secondary loop in pressurized water reactor technologies are sufficient to supply a district heating networks. Therefore, NCHP (Nuclear Combined Heat and Power) systems seem to be a viable replacement for traditional coal-fired cogeneration units located in big cities and may contribute to environmental protection in both local and international scale. In this paper working conditions of a municipal heat network, such as a pressure drop and the heat loses, were calculated and adapted to expected Poland’s first nuclear power plant located in Pomerania Province. Cumulative probability distribution model of heat generation power in metropolitan area and future heat demand have been created and used to identify optimal size of NCHP heat output. Main parameters of heating network were presented and discussed. The positive effects on environment were assessed and summarized as well.
Keywords: nuclear power plant, cogeneration, district heating system, pressurised water reactor, heat demand
FULL TEXT (PDF)