MECHANIK NR 3/

Podobne dokumenty
Połączenie wciskowe do naprawy uszkodzonego gwintu wewnętrznego w elementach silnika

Statystyka - wprowadzenie

LABORATORIUM OBRÓBKI SKRAWANIEM

Rys. 1. Wymiary próbek do badań udarnościowych.

Rozwój tekstury krystalograficznej

2. ANALIZA NUMERYCZNA PROCESU

Przykłady sieci stwierdzeń przeznaczonych do wspomagania początkowej fazy procesu projektow ania układów napędowych

w w w. r a n d d t e c h. p l

Interpretacja rysunku technicznego wg norm ISO oraz ASME

Tworzenie kwerend. Nazwisko Imię Nr indeksu Ocena

Ekspertyza w zakresie oceny statyki i bezpieczeństwa w otoczeniu drzewa z zastosowaniem próby obciążeniowej

Temat: OSTRZENIE NARZĘDZI JEDNOOSTRZOWYCH

stworzyliśmy najlepsze rozwiązania do projektowania organizacji ruchu Dołącz do naszych zadowolonych użytkowników!

Nowe funkcje w programie Symfonia e-dokumenty w wersji Spis treści:

nie wyraŝa zgody na inne wykorzystywanie wprowadzenia niŝ podane w jego przeznaczeniu występujące wybranym punkcie przekroju normalnego do osi z

36/27 Solidification oc Metais and Alloys, No.J6, 1998 Krzepaięc:ic Mdali i SIOp6w, Nr 36, 1998 PAN - Oddział Katowia: PL ISSN

PSO matematyka I gimnazjum Szczegółowe wymagania edukacyjne na poszczególne oceny

1.1. PODSTAWOWE POJĘCIA MECHATRONIKI

M. Guminiak - Analiza płyt cienkich metodą elementów brzegowych Moment zginający w punkcie B [M xb /pl ]

MODELOWANIE OBCIĄŻEŃ KRĘGOSŁUPA SZYJNEGO CZŁOWIEKA W SYTUACJI UDERZENIA PIŁKĄ W GŁOWĘ

Laboratorium wytrzymałości materiałów

PROTOTYP C4 CACTUS AIRFLOW 2L: TYLKO 2L/100 KM

Test 2. Mierzone wielkości fizyczne wysokość masa. masa walizki. temperatura powietrza. Użyte przyrządy waga taśma miernicza

PLAN WYNIKOWY ROZKŁADU MATERIAŁU Z FIZYKI DLA KLASY III MODUŁ 4 Dział: X,XI - Fale elektromagnetyczne, optyka, elementy fizyki atomu i kosmologii.

WPŁYW LUZU PROMIENIOWEGO NA TRWAŁOŚĆ ZMĘCZENIOWĄ PROMIENIOWEGO ŁOŻYSKA WALCOWEGO

Parametryzacja modeli części w Technologii Synchronicznej

OGŁOSZENIE O ZAMÓWIENIU - roboty budowlane

Paweł Janus WSTĘP. Słowa kluczowe: energia, pomiar energii, żywność, silnik elektryczny, maszyna robocza

Metodyka segmentacji obrazów wędlin średnio i grubo rozdrobnionych

System B2B automatyzujący zamówienia u producentów i dostawy do odbiorców asortymentu medycznego.

LABORATORIUM z TEORII MECHANIZMÓW I MASZYN. Mechanizmem kierującym nazywamy mechanizm, którego określony punkt porusza się po z góry założonym torze.

Czujnik Termoelektryczny

36/42 WPŁ YW PARAMETRÓW TECHNOLOGICZNYCH PROCESU GTAW NA KSZTAŁTOWANIE WARSTWY WIERZCHNIEJ ODLEWÓW ŻELIWNYCH STRESZCZENIE:

M. Guminiak - Analiza płyt cienkich metodą elementów brzegowych... 44

Nowe funkcje w module Repozytorium Dokumentów

Krok3: Nawiercenie w murze otworu o średnicy 6,0 mm

REGULAMIN OGÓLNOPOLSKIEGO KONKURSU POPRAWY WARUNKÓW PRACY

DWUTEOWA BELKA STALOWA W POŻARZE - ANALIZA PRZESTRZENNA PROGRAMAMI FDS ORAZ ANSYS

Adres strony internetowej, na której Zamawiający udostępnia Specyfikację Istotnych Warunków Zamówienia:

Symulacja komputerowa i obróbka części 4 na tokarce sterowanej numerycznie

NOWOCZESNE METODY SYMULACYJNE WSPOMAGAJĄCE PROCES DOBORU NARZEDZI ŚCIERNYCH DO OBRÓBKI CZĘŚCI SAMOCHODOWYCH

Partner projektu F5 Konsulting Sp. z o.o. ul. Składowa 5, Poznań T: F:

WYMAGANIA EDUKACYJNE Z TECHNIKI:

Hyżne: Nabór personelu w projekcie Przyjazna szkoła Numer ogłoszenia: ; data zamieszczenia: OGŁOSZENIE O ZAMÓWIENIU - usługi

WYMAGANIA EDUKACYJNE Z PRZEDMIOTU PRACOWNIA URZĄDZEŃ TECHNIKI KOMPUTEROWEJ. dla klasy 1ia. Rok szkolny 2015/2016 Nauczyciel: Agnieszka Wdowiak

Laboratorium systemów wizualizacji informacji

POLITECHNIKA ŁÓDZKA INSTYTUT OBRABIAREK I TECHNOLOGII BUDOWY MASZYN. Ćwiczenie H-3 BADANIE SZTYWNOŚCI PROWADNIC HYDROSTATYCZNYCH

Metody oceny procesu usługowego

Instrukcja korzystania z serwisu Geomelioportal.pl. - Strona 1/12 -

SYMULACJA TŁOCZENIA ZAKRYWEK KORONKOWYCH SIMULATION OF CROWN CLOSURES FORMING

Modelowanie i analiza numeryczna procesu wykrawania elementów o zarysie krzywoliniowym z blach karoseryjnych

Drgania własne ramy wersja komputerowa, Wpływ dodatkowej podpory ( sprężyny ) na częstości drgań własnych i ich postacie

EFEKTYWNY MODEL NUMERYCZNY DO ANALIZY PROCESU WALCOWANIA GWINTÓW TRAPEZOWYCH METODĄ ELEMENTU SKOŃCZONEGO

PSO matematyka III gimnazjum. Szczegółowe wymagania edukacyjne na poszczególne oceny

1. Elementy wytrzymałości materiałów

CIEPŁA RAMKA, PSI ( Ψ ) I OKNA ENERGOOSZCZĘDNE

Adres strony internetowej, na której Zamawiający udostępnia Specyfikację Istotnych Warunków Zamówienia:

OFERTA JEDNOSTKI NAUKOWEJ. STAŻ PRACOWNIKA PRZEDSIĘBIORSTWA W JEDNOSTCE NAUKOWEJ w ramach projektu Stolica staży (UDA.POKL

43/28 KONCEPCJA OKREŚLANIA WYTRZYMAŁOŚCI KOHEZYJNEJ SZKŁA WODNEGO

Projektowanie systemów informatycznych

Opis i specyfikacja interfejsu SI WCPR do wybranych systemów zewnętrznych

Sołidification ofmetals and Alloys, No.27, 1996 Knepnięcie Metali i Stopów, Nr 27, 1996 PAN- Oddział Katowice PL ISSN

Zastosowanie nowoczesnych metod modelowania i symulacji w projektowaniu maszyn i urządzeń

Znane problemy Autodesk Revit Structure 2010

Politechnika Gdańska Wydział Elektrotechniki i Automatyki Katedra Inżynierii Systemów Sterowania

Podstawowe układy pracy tranzystora MOS

WPŁYW PROCESU TARCIA NA ZMIANĘ MIKROTWARDOŚCI WARSTWY WIERZCHNIEJ MATERIAŁÓW POLIMEROWYCH

Wymagania edukacyjne z przedmiotu Pracownia aplikacji internetowych dla klasy 3iA Nauczyciel: Kornel Barteczko Rok szkolny: 2015/2016

CZAS ZDERZENIA KUL SPRAWDZENIE WZORU HERTZA

Politechnika Gdańska Wydział Elektrotechniki i Automatyki Katedra Inżynierii Systemów Sterowania

Adres strony internetowej, na której Zamawiający udostępnia Specyfikację Istotnych Warunków Zamówienia:

PRZEPROWADZENIE BADANIA Z OBSZARU POLITYKI SPOŁECZNEJ

SZCZEGÓŁOWY OPIS PRZEDMIOTU ZAMÓWIENIA

Komputerowe modelowanie i numeryczna analiza wysokich wytłoczek kształtowanych przetłaczaniem

ZESPÓŁ LABORATORIÓW TELEMATYKI TRANSPORTU ZAKŁAD TELEKOMUNIKACJI W TRANSPORCIE WYDZIAŁ TRANSPORTU POLITECHNIKI WARSZAWSKIEJ

PROGRAMY STUDIÓW WYDZIAŁ: ELEKTRONIKI KIERUNEK: AUTOMATYKA I ROBOTYKA. I stopień, studia inżynierskie POZIOM KSZTAŁCENIA: FORMA STUDIÓW: stacjonarna

ZASTOSOWANIE MGŁY WODNEJ W PROCESIE ODLEWANIA KÓŁ SAMOCHODOWYCH

Adres strony internetowej, na której Zamawiający udostępnia Specyfikację Istotnych Warunków Zamówienia:

PRZEDMIOTOWY SYSTEM OCENIANIA

Wstęp. 2. Definicje. 3. Warunki zawarcia umowy

Olsztyn: świadczenie usługi zootechnicznej Numer ogłoszenia: ; data zamieszczenia: OGŁOSZENIE O ZAMÓWIENIU - usługi

Załącznik nr 3 do SIWZ

"Zarządzanie kompetencjami w realizacji strategii firmy"

Instytut Badawczy Dróg i Mostów Zakład Technologii Nawierzchni Pracownia Lepiszczy Bitumicznych SPRAWOZDANIE

ANALIZA NUMERYCZNA ZMIANY GRUBOŚCI BLACHY WYTŁOCZKI PODCZAS PROCESU TŁOCZENIA

43/63 WPŁ YW GĘSTOŚCI MODELU POLISTYRENOWEGO NA EMISJĘ GAZÓW W PROCESIE PEŁNEJ FORMY. Istota zagadnienia

KONTROLA STALIWA GX20Cr56 METODĄ ATD

ANALIZA GŁĘBOKOŚCI WNIKANIA CIEKŁEGO ŻELIWA W POR O ZARYSIE ELIPTYCZNYM

PLAN STUDIÓW MECHANICZNY. ZARZĄDZANIE i INŻYNIERIA PRODUKCJI. licencjat / inżynier / magister / magister inżynier* stacjonarna / niestacjonarna*

Wrocław: Promocja projektu. Numer ogłoszenia: ; data zamieszczenia: OGŁOSZENIE O ZAMÓWIENIU - dostawy

NOWA LINIA. pił w ofercie. Piły HM linii MULTIX PRO

KOMPUTEROWE MODELOWANIE I OBLICZENIA WYTRZYMAŁOŚCIOWE ZBIORNIKÓW NA GAZ PŁYNNY LPG

MODELOWANIE W UML DO OPISU BIZNESU, CZY SYSTEMÓW?

Adres strony internetowej, na której Zamawiający udostępnia Specyfikację Istotnych Warunków Zamówienia: piekaryslaskie.praca.gov.

CERTO program komputerowy zgodny z wytycznymi programu dopłat z NFOŚiGW do budownictwa energooszczędnego

Adres strony internetowej, na której Zamawiający udostępnia Specyfikację Istotnych Warunków Zamówienia:

Adres strony internetowej, na której Zamawiający udostępnia Specyfikację Istotnych Warunków Zamówienia:

Uniwersytet Wrocławski Wydział Matematyki i Informatyki Instytut Matematyczny specjalność: matematyka nauczycielska.

Adres strony internetowej, na której Zamawiający udostępnia Specyfikację Istotnych Warunków Zamówienia: mogilenska.pl

Wydziału Mechaniczno-Elektrycznego

Transkrypt:

MECHANIK NR 3/2015 299 Len KUKIEŁKA 1 Michał SZCZEŚNIAK 2 nagniatanie, zgniatanie, warstwa wierzchnia, SGP, pwierzchnia chrpwata, regularne nierównści trójkątne, MES, analiza numeryczna, stan naprężeń, dkształceń, przemieszczeń burnishing rlling, squeezing prcess, surface layer, gemetric structure f the surface, rugh surface, regular triangular inequality, FEM, numerical analysis, state f stress, state f strain, state f displacement WPŁYW KĄTA WIERZCHOŁKOWEGO REGULARNEJ NIERÓWNOŚCI TRÓJKĄTNEJ POWIERZCHNI WYJŚCIOWEJ NA CHROPOWATOŚĆ POWIERZCHNI WYROBU PO PROCESIE ZGNIATANIA Artykuł dtyczy mżliwści analizy metdami numerycznymi (MES) zjawisk fizycznych zachdzących w prcesie zgniatania nierównści. Opracwan aplikację w prgramie ANSYS, która pzwala analizwać zjawiska fizyczne zachdzące pdczas prcesu zgniatania regularnych nierównści trójkątnych, z uwzględnieniem nieliniwści gemetrycznej i fizycznej. Walidację aplikacji dknan badając pdnszenie się dna regularnej nierównści trójkątnej pprzez prównanie wyników symulacji z istniejącymi wynikami badań eksperymentalnych. Pkazan mżliwść zastswania pracwanej aplikacji d kreślania stanu naprężeni i dkształceń w prcesie zgniatania regularnych nierównści trójkątnych. INFLUENCE OF THE APEX ANGLE OF TRIANGULAR ASPERITIES OF SURFACES AFTER PREVIOUS TREATEMEMNT ON THE ROUGHNESS OF THE SURFACE AFTER SQUEEZING PROCESS The article cncerns the pssibility f analysis by numerical methds (FEM) physical phenmena ccurring in the inequality squeezing prcess. Develped in ANSYS applicatin that allws t analyze the physical phenmena ccurring during the squeezing prcess f the regular triangular inequality, taking int accunt the physical and gemetric nnlinearity. Validatin f the applicatin was made by examining the rise f the bttm f a regular triangular inequality by cmparing simulatin results with existing experimental results. Pssibility f the develped applicatin t determine the state f stress and strain in the prcess f squeezing the regular triangle inequality were presented. 1. WSTĘP W celu uzyskania, p nagniataniu wyrbu wyskiej jakści pwierzchni, która w zależnści d przeznaczenia części psiada bądź prfil zdeterminwany płask wierzchłkwych nierównściach tzw. zarys plateau (stswane w węzłach triblgicznych), bądź psiada bardz gładką pwierzchnię dużym udziale nśnym materiałwym (tłczyska siłwników, uszczelnienia, płączenia wciskwe, itp.) wymagane jest, aby w bróbce Rys. 1. Przykładwe prfile chrpwatści p bróbce pprzedzającej i p nagniataniu [1] 1 Plitechnika Kszalińska, Wydział Mechaniczny, ul. Racławicka 15-17 e-mail: len.kukielka@tu.kszalin.pl 2 Plitechnika Kszalińska, Wydział Mechaniczny, ul. Racławicka 15-17 e-mail: michalszczesniak@live.cm

300 MECHANIK NR 3/2015 pprzedzającej ukształtwać strukturę gemetryczną pwierzchni zdeterminwanym, kreswym prfilu chrpwatści [1 5] (rys. 1a). Nagniatanie pwierzchni stchastycznym prfilu chrpwatści (np. p szlifwaniu) pwduje, że p nagniataniu uzyskuje się również pwierzchnię stchastycznym prfilu chrpwatści. Na pwierzchni pwstają wtórne wgłębienia i wpływki, c pwduje pgrszenie jakści pwierzchni nagniatanej(rys. 1b) [1]. Prfil zdeterminwany mże mieć różny zarys np. trójkątny, łukwy, prstkątny lub trapezwy. Zarys nierównści mże mieć decydujący wpływ na przebieg prcesu defrmacji (przemieszczenie, dkształcenie) raz na stan naprężeń i wygładzenie pwierzchni p prcesie nagniatania (zgniatania) (rys. 2) [1]. Rys. 2. Przykładwe prfile zdeterminwane pwierzchni a) prfil łukwy, b) prfil trapezwy, c) prfil trójkątny [1], d) parametry gemetryczne symetrycznej nierównści trójkątnej Z dtychczaswych badań wynika, że chrpwatść pwierzchni p prcesie zgniatania regularnych nierównści trójkątnych zależy między innymi d rdzaju materiału nierównści (granicy plastycznści Re, mdułu umcnienia E T ), d wielkści gemetrycznych (kąt wierzchłkwy nierównści 2θ, dstęp f, bjętść V (lub ple pwierzchni zarysu S), zakrąglenie dna r d raz wierzchłka r w nierównści (rys. 4d)). Kukiełka L. [1, 2] pdaje trzy jakściw różne przypadki defrmacji trójkątnej nierównści pwierzchni w prcesie nagniatania, zależne d kąta wierzchłkweg nierównści p bróbkach pprzedzających. W pierwszym przypadku, gdy 2θ 80 (rys. 3a), dn nierównści nie pdnsi się, na pwierzchni pwstają wgłębienia wtórne a dkształcenia plastyczne zachdzą w zakresie wyskści nierównści. W drugim przypadku, gdy 80 < 2θ < 145 (rys. 3b), następuje częściwe pdnszenia się dna nierównści a na pwierzchni pwstają również wgłębienia wtórne, zaś zakres dkształceń plastycznych jest większy d wyskści nierównści. Natmiast w trzecim wypadku 2θ 145 (rys. 3c), następuje całkwite pdniesienie sie dna nierównści, czyli zachdzi największe wygładzenie nierównści. a) b) c) Rys. 3. Wpływ kąta wierzchłkweg symetrycznej nierównści trójkątnej na prfil chrp watści pwierzchni i płżenie wgłębień wtórnych p nagniataniu [2]: a) 2θ 80, b) 80 < 2θ < 145, c) 2 145 θ

MECHANIK NR 3/2015 301 Aktualnie brak jest jednak wyjaśnienia wpływu parametrów prfilu zdeterminwaneg na przebieg zjawisk fizycznych w prcesie zgniatania, które mają bezpśredni wpływ na jakść kształtwanej warstwy wierzchniej wyrbu, a więc i na właściwści triblgiczne i zmęczeniwe wyrbu p prcesie. W szczególnści, mim licznych publikacji, nie ma jednznacznych wytycznych pzwalających na świadmy dbór parametrów zarysu regularnych nierównści trójkątnych (kąt wierzchłkwy 2θ, wyskść H, kąty pchylenia bków α, długść pdstawy f) pwierzchni wyjściwej pd nagniatanie [7, 8]. W dtychczaswych badaniach nie uwzględnin również wpływu takich parametrów jak: bjętść (ple pwierzchni zarysu), wyskść, dstęp itp. c mże isttnie wpłynąć na jakść pwierzchni p prcesie zgniatania regularnych nierównści trójkątnych. Pnadt w prcesie zgniatania występuje wiele zjawisk fizycznych, których bserwacja lub pmiar jest bardz trudny lub niemżliwy. Należą d nich np. zjawiska zachdzące w bszarach kntaktu narzędzia z przedmitem - naciski, siły tarcia, bszary przylegania i pślizgu, stany przemieszczeń, dkształceń i naprężeń. Celem artykułu jest pracwanie efektywneg mdelu numeryczneg bazująceg na metdzie elementów skńcznych, który pzwli na analizę tych zjawisk w dwlnym punkcie przedmitu raz w dwlnej chwili trwania prcesu z uwzględnieniem nieliniwści gemetrycznej i fizycznej. Celem szczegółwym jest wyjaśnienie wpływu kąta wierzchłkweg 2θ (kąta pchylenia bków α = (180 2 θ) / 2 ) symetrycznej nierównści trójkątnej na przebieg prcesu defrmacji raz na stany przemieszczeń, dkształceń i naprężeń w WW przedmitu w prcesie zgniatania. Zgniatanie regularnych nierównści trójkątnych jest prcesem pdstawwym, który mże mieć zastswanie w różnych etapach prcesu technlgiczneg. Odpwiedni dbór parametrów zgniatanych regularnych nierównści trójkątnych pzwli na świadme sterwanie prcesem [1]. Pzwli t na przykład, dla zadanej gemetrii nierównści wyjściwej i głębkści zgniatania kreślić zarys nierównści pwierzchni wyrbu p prcesie raz stan dkształceń i naprężeń w WW lub na dwrót dla wymaganych własnści WW wyrbu kreślić wymagane parametry zarysu pwierzchni p bróbce pprzedzającej i głębkść nagniatania. Są t pdstawwe zagadnienia niezbędne przy prjektwaniu prcesu technlgiczneg bróbki wykrzystującej zgnit pwierzchniwy pwierzchni chrpwatej. 2. MODEL SYMULACYJNY PROCESU ZGNIATANIA NIERÓWNOŚCI Pwszechne stswanie wzrów empirycznych d pisu prcesów technlgicznych nie mże być zastswane d analizy występujących w tych prcesach zjawisk fizycznych ze względu na trudnści pmiaru wielkści wyjściwych w trakcie trwania eksperymentu raz ze względu na t, że trzymane na pdstawie planwanych badań [10], równania regresji bwiązują dla identycznych jak pdczas badań warunków bróbki. Stąd też niemżliwe jest ugólnianie wyników badań na inne bszary zmiennści czynników. Symulacja numeryczna jest cennym narzędziem pzwalającym na pznanie zjawisk, których badanie eksperymentalne jest trudne lub niemżliwe. Są t głównie zjawiska występujące w niezwykle małych bszarach, przebiegające z wyskimi prędkściami, trwające bardz krótk a decydujące wynikach prcesu skrawania. D prblemów takich należą w szczególnści: tarcie, przyleganie i pślizg, przemieszczenia, dkształcenia, naprężenia i temperatura przedmitu brabianeg, zmiennść właściwści materiału brabianeg, pękanie materiału. Analiza numeryczna pzwala również na kreślenie wpływu na jakść technlgiczną wyrbu: rdzaju materiału i jeg stanu, gemetrii narzędzi, wpływu warunków prcesu technlgiczneg na stan dkształceń, naprężeń i temperatur w przedmicie, kształt wypływek i jakści pwierzchni brbinej. D symulacji prcesu zgniatania wykrzystan autrskie aplikacje pracwane w prgramie ANSYS/LS- Dyna w języku APDL. Mdelwanie matematyczne prcesu zgniatania pracwane zstał przy użyciu Slvera LS-DYNA według prcedury szczegółw pisanej w [9]. W rzważaniach pminięt wpływ temperatury, traktując że prces zgniatania jest realizwany w temperaturze tczenia prces iztermiczny raz wpływ dchyłek wyskści H i dstępu f nierównści. Prces zgniatania traktwan jak gemetrycznie i fizycznie nieliniwe zagadnienie brzegw-pczątkwe z nieznanymi warunkami brzegwymi w bszarze kntaktu. D pisu zjawisk fizycznych, występujących pdczas realizacji tych prcesów, zastswan uaktualniny pis Lagrange a [10], stsując adekwatne miary przyrstów dkształceń i naprężeń, dpwiedni przyrst tensra dkształceń Greena-Lagrange a raz przyrst tensra naprężeń Pili-Kirchhff a [11]. Materiał przedmitu mdelwan jak ciał sprężyst/lepk-plastyczne z umcnieniem (Blinear Kinematic), natmiast stempel traktwan jak ciał sztywne (Rigid). W tabeli 1 przedstawin parametry materiałwe dla przedmitu raz dla stempla. Schemat prcesu zstał przedstawiny na rysunku 4a, natmiast na rysunku 4b zaprezentwan regularne nierównści trójkątne p dyskretyzacji. Badania numeryczne zrealizwan zgdnie z warunkami pczątkw-brzegwymi, dwzrwującymi badania na stanwisku eksperymentalnym (rys. 4a). Symulacje przeprwadzn dla przestrzennych stanów naprężeń i przestrzennym stanów dkształceń. Analizą bjęt próbki wyknane ze stali S235JR, wymiarach: grubść g = 0, 65 [mm], szerkść l = 10, 5 [mm], wyskść l = 2 [mm], natmiast wyskść nierównści H

302 MECHANIK NR 3/2015 Tab. 1. Parametry materiałwe Blinear Kinematic (mdel materiału przedmitu brabianeg) Gęstść ρ [kg m -3 ] Mduł Yunga E [GPa] Współczynnik Pissna ν [ ] Granica plastycznści Re [MPa] Mduł umcnienia E T [MPa] 7900 210 0,3 290 520 Gęstść ρ [kg m -3 ] Mduł Yunga E [GPa] Rigid (stempel) Współczynnik Pissna ν [ ] Granica plastycznści Re [MPa] Mduł umcnienia E T [MPa] 7900 210 0,3 była zmieniana wraz ze zmianą kąta 2θ (tab. 2). Odebran translacyjne raz rtacyjne stpnie swbdy na dnie przedmitu raz debran translacyjne stpnie swbdy dla przemieszczeń UY dla ścian bcznych próbki i UZ dla ściany przedniej i tylnej. Przedmit i stempel dyskretyzwan czter-węzłwymi elementami skńcznymi typu Slid 164. W rzpatrywanym przypadku przeprwadzna analiza wrażliwści układu na zmiany kształtu i liczby elementów skńcznych wykazała, że najlepsze rezultaty trzymuje się stsując siatkę regularną plach kwadratwych lub prstkątnych. Rys. 4. Schemat prcesu zgniatania regularnych nierównści trójkątnych (a) raz widk mdelu p dyskretyzacji (b) Tab. 2. Parametry zarysu regularnych nierównści trójkątnych Kąt 2θ [ ] H [mm] f [mm] r d =r w [mm] 150 0,233 1,75 0,05 140 0,315 1,75 0,05 120 1,432 1,75 0,05 90 1,831 1,75 0,05 Optymalna liczba elementów skńcznych wygniataneg elementu wynsiła 80000 (rys. 6). Obszar kntaktu zamdelwan za pmcą mdułu SURFACE TO SURFACE AUTOMATIC. W symulacjach przyjęt stałe współczynniki tarcia statyczneg µ s = 0, 08 i kinetyczneg µ d = 0, 009. Wartści te przyjęt jak stałe dla każdej symulacji. Natmiast zamienian wartści kątów wierzchłkwych 2θ = 150, 140, 120 i 90 uzyskując w ten spsób różne warianty jeg gemetrii. W tabeli 2 przedstawin wielkści parametry gemetryczne nierównści dla pszczególnych kątów wierzchłkwych 2θ. Nierównści zgniatan statycznie płaskim stemplem, któreg przemieszczenie wynsił d 0 d g max [mm], gdzie g max = 0,046 dla 2θ = 150, g max = 0,157 dla 2θ = 140, g max = 0,716 2θ = 120 raz g max = 0,915 dla 2θ = 90.

MECHANIK NR 3/2015 303 3. WYNIKI SYMULACJI NUMERYCZNEJ Badania symulacyjne przeprwadzn w dwóch etapach. Etap pierwszy dtyczył walidacji pracwanych autrskich aplikacji w prgramie ANSYS/LS-Dyna, czyli sprawdzenia pprawnści przyjętych mdeli, dyskretyzacji, działania systemu kmputerweg raz słusznści zaimplementwanych algrytmów, pprzez prównanie rzwiązania kmputerweg z wynikami badań eksperymentalnych. W tym celu numerycznie kreśln wartści przemieszczeń den nierównści różnych kątach wierzchłkwych i prównan z wynikami eksperymentu [1]. W etapie drugim bliczn stany dkształceń i naprężeń w warstwie wierzchniej p prcesie zgniatania nierównści. W celu kreślenia przemieszczenia dna nierównści wybran jeden punkt węzłwy nierównści (rys. 5) raz bliczn jeg przemieszczenie wzdłuż si Y, w czasie prcesu zgniatania nierównści, dla pszczególnych kątów wierzchłkwych 2θ. Rys. 5. Wybrany punkt węzłwy z dna nierównści; widk próbki z góry (a) i człwy (b) Na rysunkach 6 i 7 przedstawin przemieszczanie się wybraneg punktu węzłweg w wyniku zgniatania nierównści kątach wierzchłkwych 2 θ = 150 i 2 θ = 140. Na rysunkach 8 i 9 pkazan przemieszczanie się wybraneg punktu węzłweg wyniku zgniatania nierównści kątach wierzchłkwych 2θ = 120 i 2θ = 90. Rys. 6. Przemieszczenie się wybraneg punktu węzłweg w si Y pdczas prcesu zgniatania nierównści kącie wierzchłkwym 2θ = 150

304 MECHANIK NR 3/2015 Rys. 7. Przemieszczenie się wybraneg punktu węzłweg w si Y pdczas prcesu zgniatania nierównści kącie wierzchłkwym 2θ = 140 Rys. 8. Przemieszczenie się wybraneg punktu węzłweg w si Y pdczas prcesu zgniatania nierównści kącie wierzchłkwym 2θ = 120 Rys. 9. Przemieszczenie się wybraneg punktu węzłweg w si Y pdczas prcesu zgniatania nierównści kącie wierzchłkwym 2θ = 90

MECHANIK NR 3/2015 305 Wyniki symulacji numerycznej ptwierdziły wyniki badań eksperymentalnych dtyczących różnych przypadków defrmacji nierównści w zależnści d kąta wierzchłkweg nierównści. Przeprwadzna analiza statystyczna isttnści różnic wartści przemieszczeń dna nierównści blicznych numerycznie i zmierznych eksperymentalnie [1] wykazała, że wyniki, nie różnią się isttnie (na pzimie isttnści α = 0, 05 ). W związku z tym uznan, że przyjęte mdele, algrytmy i pracwana aplikacja w systemie ANSYS są pprawne. Dlateg też mżliwe był przeprwadzenie dalszych bliczeń zastswanie aplikacji d symulacji różnych zjawisk fizycznych występujących w prcesie zgniatania. Opracwana aplikacja umżliwia prwadzenie bliczeń dla różnych parametrów materiałwych, różnej gemetrii nierównści w celu kreślenia składwych stanów przemieszczeń i dkształceń materiału raz naprężeń w dwlnym punkcie próbki i w dwlnej chwili trwania prcesu zgniatania, a także kreślania warunków występujących w bszarach kntaktu stempla z nierównścią stan nacisków, sił tarcia, bszary przylegania i pślizgu. Opracwane aplikacje pzwalają również bserwwać bszary występwania dkształceń sprężystych, c nie był mżliwe pdczas realizacji badań eksperymentalnych. W badaniach eksperymentalnych zmiany zarysu nierównści kreślan dpier p prcesie zgniatania, czyli p pwrcie sprężystym zachdzącym p całkwitym dciążeniu. Przykładw, na rysunkach 10 13, przedstawin wyniki bliczeń stanu dkształceń zastępczych według hiptezy Hubera-Misesa-Hencky eg dla różnych wartści kąta wierzchłkweg nierównści, natmiast na rysunkach 14 i 15 pkazan mapy naprężeń zredukwanych dla kątów 2 θ = 150 i 2 θ = 90. Rys. 10. Mapa dkształceń zastępczych według hiptezy HMH p zgniataniu nierównści kącie wierzchłkwym 2θ = 150 Rys. 11. Mapa dkształceń zastępczych według hiptezy HMH p zgniataniu nierównści kącie wierzchłkwym 2θ = 140

306 MECHANIK NR 3/2015 Rys. 12. Mapa dkształceń zastępczych według hiptezy HMH p zgniataniu nierównści kącie wierzchłkwym 2θ = 120 Rys. 13. Mapa dkształceń zastępczych według hiptezy HMH p zgniataniu nierównści kącie wierzchłkwym 2θ = 90 Rys. 14. Mapa naprężeń zredukwanych σ z [ MPa] p zgniataniu nierównści kącie wierzchłkwym 2θ = 150

MECHANIK NR 3/2015 307 Rys. 15. Mapa naprężeń zredukwanych σ z [ MPa] p zgniataniu nierównści kącie wierzchłkwym 2θ = 90 4. WNIOSKI 1. W pracy zaprezentwan nwczesny spsób symulacji zjawisk fizycznych w prcesie zgniatania regularnych nierównści trójkątnych. Walidacja pracwanej aplikacji numerycznej, pprzez prównanie przemieszczeń den regularnych nierównści trójkątnych, blicznych numerycznie i pmierznych eksperymentalnie wykazała, że różnice między nimi są nieisttne w sensie statystycznym (na pzimie isttnści α = 0, 05 ). Świadczy t pprawnści pszczególnych etapów mdelwania i symulacji zarówn mdelwania, jak i dyskretyzacji raz przyjętych warunków pczątkwych i brzegwych. Opracwana aplikacja w systemie ANSYS w języku APDL umżliwia analizę czaswą stanów przemieszczeń, dkształceń i naprężeń defrmwaneg materiału nierównści z uwzględnieniem nieliniwści gemetrycznej i fizycznej raz umacniania się materiału w trakcie prcesu defrmacji. Pnadt mżliwe jest kreślenie składwych stanów przemieszczeń i dkształceń tj. części sprężystej i plastycznej. Mżliwe jest prwadzenie bliczeń dla następujących danych: parametry gemetryczne (bjętść V, wyskść H, kąt wierzchłkwy 2θ, dstęp f), parametry materiałwe (granica plastycznści R e, mduł umcnienia E T, współczynnik Pissna ν), stan naprężeń i dkształceń p bróbce pprzedzającej raz kreślenie ich wpływu na chrpwatść raz stan naprężeń i dkształceń w warstwie wierzchniej p prcesie zgniatania regularnych nierównści trójkątnych. Mżliwe jest również kreślenie płżenia bszaru maksymalnych naprężeń i dkształceń (tzw. punktu Bielajewa), nacisków kntaktwych w bszarze styku narzędzia z przedmitem i dwóch sąsiednich wypływek. Umżliwi t, dla zadanych warunków bróbki, kreślenie stanu warstwy wierzchniej wyrbu lub dwrtnie, dla wymaganeg stanu WW wyrbu, kreślenie warunków realizacji prcesu zgniatania. 2. Z przeprwadznej analizy numerycznej wynika, że dn nierównści kącie wierzchłkwym 2θ = 150 pdnisł się 0,08 [mm] c stanwi 34,33% wyskści H całej nierównści, c pzwlił uzyskać najmniejszą chrpwatść pwierzchni. Najwyższa wartść dkształceń zastępczych HMH wynisła ε z,max = 0, 64 i znajdwała się w dnie regularnej nierównści trójkątnej. Natmiast dla nierównści kącie wierzchłkwym równym 2 θ = 140 pdnszenie dna regularnej nierównści trójkątnej wystąpił tylk w pewnej fazie zgniatania d mmentu kntaktu wypływek sąsiednich nierównści i ich zablkwaniu, c uniemżliwił pdnszenie się dna nierównści. Dn nierównści pdnisł sie maksymalnie 0,08 [mm] c stanwił 25,39% wyskści całkwitej H regularnej nierównści trójkątnej. Odkształcenia HMH wynisły ε z = 0, 61 i znajdwała się w dnie regularnej nierównści trójkątnej. W następnym przypadku, czyli dla kąta wierzchłkweg 2 θ = 120, nastąpił także częściwe pdnszenie się dna regularnej nierównści trójkątnej d wartści maksymalnej 0,025 [mm] c stanwił 1,74 % całkwitej wyskści nierównści. Odkształcenia zastępcze wynisły ε z,max = 0, 73 wystąpiły tak sam jak w pprzednich przypadkach w dnie nierównści. W statnim przypadku, czyli dla kąta wierzchłkweg 2θ = 90 dn nierównści w pczątkwej fazie zgniatania pdnisł się zaledwie 0,017 [mm] c stanwi 0,92% wyskści pczątkwej regularnej nierównści trójkątnej.

308 MECHANIK NR 3/2015 3. Symulacje przeprwadzne za pmcą pracwanej aplikacji metdą MES ptwierdziły, że dla kąta wierzchłkweg 2 θ = 150 dna regularnych nierównści trójkątnych pdnszą się pdczas trwania całeg prcesu zgniatania regularnych nierównści trójkątnych. W celu uzyskania najmniejszej chrpwatści pwierzchni należy stswać kąt wierzchłkwy z zakresu 2 θ = 140 150. Zgniatanie regularnych nierównści trójkątnych kącie mniejszym niż 2 θ = 140 mże być stswane w celu uzyskania rwków smarnych, bądź rwków grmadzących prdukty zużycia metalu, przy jednczesnym zachwaniu dużej nśnści i twardści pwierzchni. W następnych analizach należy uwzględnić wpływ innych czynników takich jak np. rdzaj materiału nierównści i kreślić jeg wpływ na mechanizm dkształcania regularnych nierównści trójkątnych. 7. BIBLIOGRAFIA [1] Kukiełka L.: Theretical and experimental fundatins f surface rller burnishing with the electrcntact heating, Bk f Mechanical Engineering. Technical University f Kszalin N 47, Kszalin 1994, pp. 348. [2] Kukielka L.: Mathematical mdelling and numerical simulatin f nn-linear defrmatin f the asperity in the burnishing cld rlling peratin. Ed. Dminguez, J; Brebbia, CA Cmputatinal methds in cntact mechanics V Bk Series: Cmputatinal and experimental methds Vl. 5, 2001, pp. 317-326. [3] Kułakwska A.: Wpływ dchyłek zarysu regularnych nierównści pwierzchni p bróbce tczeniem na wybrane właściwści warstwy wierzchniej wyrbu nagniataneg tcznie. Praca dktrska. Kszalin, 2006. [4] Patyk R., Kukielka L.: Optimizatin f gemetrical parameters f regular triangular asperities f surface put t smth burnishing, Steel Research Internatinal, 2, 2008, pp. 642-647. [5] Kulakwska A., Patyk R., Kukielka L.: Numerical analysis and experimental researches f burnishing rlling prcess f wrkpieces with real surface, WMSCI 2009 The 13th Wrld Multi-Cnference n Systemics, Cybernetics and Infrmatics, Jintly with the 15th Internatinal Cnference n Infrmatin Systems Analysis and Synthesis, ISAS 2009 Prc. Vl. 2, 2009, pp. 63-68. [6] Kulakwska A., Kukielka L., Kukielka K., Malag L., Patyk R., Bhdal L.: Pssibility f steering f prduct surface layers prperties in burnishing rlling prcess. Applied Mechanics and Materials Vlume 474, 2014, pp. 442-447. [7] PrzybylskI W.: Obróbka nagniataniem. Technlgia i przyrządwanie. WNT, Warszawa 1979. [8] Przybylski W.: Technlgia bróbki nagniataniem. WNT, Warszawa 1987. [9] Kukiełka L., Kukiełka K.: Mdelling and analysis f the technlgical prcesses using finite element methd, Mechanik 2015, (w niniejszym czaspiśmie). [10] Kukiełka S.: Experiment Planner 1.0 kmputerwy prgram planwania eksperymentów rzpznawczych i właściwych raz identyfikacji i analizy mdelu matematyczneg biektu badań. Praca magisterska, Plitechnika Kszalińska WM, Kszalin, 2002. [11] Bathe K.J.: Finite Element Prcedures in Engineering Analisis. Prentice Hall, Englewd Cliffs, N.J., 1982. [12] Kleiber M.: Duże defrmacje ciał sprężyst-plastycznych. Teria i numeryczna analiza knstrukcji. Prace IPPT PAN, Warszawa, 1978.