|
|
Stanovení zbytkové napjatosti metodou vrtání otvoru s využitím MKP
Civín, Adam ; Vlk, Miloš (oponent) ; Hlavoň, Pavel (vedoucí práce)
Zbytková napjatost působící v tělese může i nemusí být z hlediska bezpečnosti přínosná pro danou konstrukci či součást. Cílem této práce není pojednání o možných způsobech vzniku zbytkové napjatosti v materiálech, ani o jeho odstranění, ale je zaměřena na jednu z nejrozšířenějších metod měření zbytkových napětí, jakou je odvrtávací metoda. Abychom mohli stanovit, jak nám tato napjatost ovlivňuje chování materiálu, musíme být schopni určit velikosti těchto napětí a jejich hlavní směry působení. Jak již bylo řečeno, jednou z mnoha metod sloužící k vyhodnocení potřebných informací, je metoda semidestruktivní, a to metoda vrtání otvoru. Tato metoda je tvůrčí podstatou celé práce a dále je omezena pouze na určení homogenního zbytkového napětí pro konečné tloušťky ocelových desek. Jedná se o hookovský, izotropní, lineárně pružný materiál s materiálovými charakteristikami =0,3 a E=2,1[10]^5 MPa. Pro aplikaci této metody je potřeba určit kalibrační koeficienty “a“ a “b“, kterých se dále využívá k co nejpřesnějšímu stanovení zbytkové napjatosti v konkrétní hloubce odvrtaného materiálu, při daném průměru vrtaného otvoru a známé tloušťce odvrtávaného tělesa. Geometrie tělesa je zjednodušena na tvar hranolu s rovinnými povrchovými plochami. Dále je nutné poznamenat, že kalibrační koeficienty jsou stanoveny pouze pro jeden typ tenzometrické růžice RY 61 S, která je v tomto případě nedílnou součástí jak numerického, tak experimentálního stanovení kalibračních koeficientů. Motivací a zároveň požadovaným výsledkem této diplomové práce je podat srozumitelný a ucelený náhled na přesnost, efektivnost a použitelnost kalibračních koeficientů v závislosti na tloušťce tělesa, velikosti vrtaného otvoru, podmínky průchozí a neprůchozí vrtané díry, počtu odvrtaných vrstev a v neposlední řadě na kvalitě a přesnosti tvorby výpočtového modelu. K dosažení těchto výsledků bylo využito simulace zbytkové napjatosti, spojené s výpočtovým modelováním pomocí metody konečných prvků. Výsledky jsou prezentovány v podobě 3D grafů, 2D grafů, tabulek a procentuálních odchylek výsledných hodnot vzhledem k výsledkům z jiných publikací, či s analytickým řešením. Přestože je práce zaměřena na numerické modelování a simulace pomocí MKP, má bohužel i tato metoda několik více či méně podstatných omezení. Mezi ně například patří vliv excentricity vrtaného otvoru vzhledem ke středu tenzometrické růžice, vznik vysokých hodnot redukovaných napětí na čele vyvrtaného otvoru coby koncentrátoru napětí a dále jeho následná plastifikace, vliv geometrických nepřesností otvoru a další. Všechny tyto aspekty, ovlivňující přesnost stanovení kalibračních koeficientů, nelze do numerického modelu v rámci této diplomové práce zahrnout. Blíže je o této problematice pojednáno v rešeršní studii. Dosažené výsledky řešení by měly napomoci k praktickému využití předem stanovených kalibračních koeficientů při určování homogenního napětí po hloubce u různých tloušťek vzorků s požadovanou velikostí a hloubkou odvrtaného otvoru. Všechny uvedené výsledky jsou ale použitelné pouze pro jeden typ tenzometrické růžice, a to konkrétně pro typ RY 61 S firmy HBM.
|
host ::
RSS.