|
|
Assessment of thermo-mechanical fatigue of exhaust manifold
Košťál, Josef ; Petruška, Jindřich (referee) ; Šebek, František (advisor)
Tato diplomová práce se zabývá posouzením tepelně-mechanické únavy výfukového potrubí. Nejprve byla provedena rešeršní studie, ve které je rozebrán fenomén tepelně-mechanické únavy. Byly prezentovány hlavní mechanismy poškození a přístupy k jejich modelování. Diskutována byla i specifická chování materiálu vystavenému tepelně-mechanickému zatěžování. Byl vypracován přehled vhodných modelů materiálu a modelů únavové životnosti společně s algoritmem predikce tepelně-mechanické únavy komponenty. Poté byl tento teoretický základ aplikován na praktický případ výfukového potrubí podléhajícího tepelně-mechanickému zatěžování. Dva tepelně závislé elasto-plastické modely materiálu byly nakalibrovány a validovány na základě experimentálních dat. Byl vytvořen diskretizovaný konečnoprvkový model sestavy výfukového potrubí. Model tepelných okrajových podmínek byl předepsán na základě výpočtů ustáleného sdruženého přestupu tepla. Slabě sdružená tepelně-deformační úloha byla vyřešena metodou konečných prvků pro oba modely materiálů. Bylo použito paradigma nesvázaného modelu únavy, které je vhodné pro nízkocyklovou únavu. Životnost byla tedy vyhodnocena jako součást post-procesoru. Použity byly dva modely únavové životnosti – energeticky založený model a deformačně založený model. Získané hodnoty životnosti byly porovnány vzhledem k použitým modelům materiálu a modelům únavové životnosti. Nakonec jsou diskutovány závěry této práce, oblasti dalšího výzkumu a navrženy možnosti na zlepšení použitých přístupů.
|
|
|
Fatigue characteristics of Metal Matrix Composites (MMC)
Judas, Jakub ; Věchet, Stanislav (referee) ; Zapletal, Josef (advisor)
This bachelor thesis is focused on analysis of fatigue characteristics of hybrid composite based on magnesium matrix QE22 reinforced with Al2O3 fibres and SiC particles. Test specimens of the composite material prepared by infiltration method were subjected to quasi-static tensile and compression test and discovered data were afterwards compared with the magnesium matrix. Cyclic response and low-cycle fatigue life were studied on the material under stress-control mode. All of the experiments were conducted at room temperature. Cyclic curves were fit with regression analysis in order to measure fatigue parameters of the hybrid composite. Cyclic and fatigue parameters were discussed and compared to similar magnesium alloy AZ91 reinforced with SiC particles.
|
|
|
Low Cycle and High Cycle Fatigue Properties of Austempered Ductile Iron
Zapletal, Josef ; Bokůvka, Otakar (referee) ; Kunz, Ludvík (referee) ; Věchet, Stanislav (advisor)
The thesis is focused on assessment of fatigue behaviour of austempered ductile iron with nodular graphite. Optimal period of transformation was determined based on the best combination of stress and strain characteristics established by tensile test. Cyclic response and low-cycle fatigue life were studied under both stress-control and longitudinal strain-control mode at room temperature. For both modes, shapes of cyclic hardening curves are dependent on stress amplitude. Cyclic deformation curves (CDC) were fitted by power regression function. Results were compared with CDC established by multiple step test in both modes with verification of the influence of cyclic creep (high stress levels, stress-control mode). Experimental data of S-N curves are in agreement with the Manson-Coffin and the Basquin law. Fatigue and cyclic parameters were compared. Fatigue life time in high-cycle fatigue region was determined. Experimental data were fitted by suitable regression functions. Regression parameters and fatigue limit were established by means of each regression function. Experimental data in low- and high-cycle fatigue regions were used to construct S-N curve and to determine relevant parameters. Discontinuity of experimental data was not observed. Low-cycle fatigue behaviour was predicted. Approximation of tolerance bands was realized in high-cycle and both high and low cycle fatigue regions.
|
|
| |
|
|
Extremely low cycle fatigue life of non-ferrous alloys
Judas, Jakub ; Kohout, Jan (referee) ; Zapletal, Josef (advisor)
This thesis is focused on fatigue behaviour of aluminium alloy 2024-T351 in low cycle and extremely low cycle fatigue regime. Test specimens were firstly subjected to quasi-static tensile and compression tests to establish basic mechanical properties of the experimental material. Fatigue tests were conducted in strain-control mode, when cyclic plastic response and S-N curves were determined. All of the experiments were conducted at room temperature. Shapes of mechanical hysteresis loops are dependent on the strain amplitude and clearly exhibit cyclic plasticity of the alloy. Cyclic deformation curve was fitted by power regression function and subsequently compared with the tensile test. Experimental data of the S-N curves were fitted by Manson-Coffin and Wöhler-Basquin law. The discrepancy of the fatigue data was observed in the extremely low cycle fatigue regime. Based on this phenomenon, new regression function was used to overcome shortening of fatigue life in the extremely low cycle regime.
|
|
| |
|
|
Fatigue behaviour of AZ31 and AZ61 magnesium alloys after corrosion degradation
Horynová, Miroslava ; Vojtěch, Dalibor (referee) ; Obrtlík, Karel (referee) ; Podrábský, Tomáš (advisor)
Dissertation thesis is focused on evaluation of influence of exposure in 5% salt fog on fatigue behavior of AZ31 and AZ61 magnesium alloy fabricated by squeeze casting method. Microstructure and mechanical properties of experimental materials have been evaluated. The AZ61 alloy was solution heat treated after prior optimization of the heat treatment process based on microstructural characteristics and mechanical properties. Depths of corrosion damage, corrosion rate and mechanism of corrosion of all three experimental alloys have been evaluated. Influence of prior corrosion exposure for 480 and 1000 hours on fatigue behavior of experimental materials was evaluated. Obtained data were compared with data obtained using smooth test specimens. Fractographic analysis was carried out on both smooth and precorroded specimens. Furthermore, influence of aluminium on corrosion and fatigue behavior of tested alloys was defined.
|
|
|
Assessment of thermo-mechanical fatigue of exhaust manifold
Košťál, Josef ; Petruška, Jindřich (referee) ; Šebek, František (advisor)
Tato diplomová práce se zabývá posouzením tepelně-mechanické únavy výfukového potrubí. Nejprve byla provedena rešeršní studie, ve které je rozebrán fenomén tepelně-mechanické únavy. Byly prezentovány hlavní mechanismy poškození a přístupy k jejich modelování. Diskutována byla i specifická chování materiálu vystavenému tepelně-mechanickému zatěžování. Byl vypracován přehled vhodných modelů materiálu a modelů únavové životnosti společně s algoritmem predikce tepelně-mechanické únavy komponenty. Poté byl tento teoretický základ aplikován na praktický případ výfukového potrubí podléhajícího tepelně-mechanickému zatěžování. Dva tepelně závislé elasto-plastické modely materiálu byly nakalibrovány a validovány na základě experimentálních dat. Byl vytvořen diskretizovaný konečnoprvkový model sestavy výfukového potrubí. Model tepelných okrajových podmínek byl předepsán na základě výpočtů ustáleného sdruženého přestupu tepla. Slabě sdružená tepelně-deformační úloha byla vyřešena metodou konečných prvků pro oba modely materiálů. Bylo použito paradigma nesvázaného modelu únavy, které je vhodné pro nízkocyklovou únavu. Životnost byla tedy vyhodnocena jako součást post-procesoru. Použity byly dva modely únavové životnosti – energeticky založený model a deformačně založený model. Získané hodnoty životnosti byly porovnány vzhledem k použitým modelům materiálu a modelům únavové životnosti. Nakonec jsou diskutovány závěry této práce, oblasti dalšího výzkumu a navrženy možnosti na zlepšení použitých přístupů.
|
|
|
Extremely low cycle fatigue life of non-ferrous alloys
Judas, Jakub ; Kohout, Jan (referee) ; Zapletal, Josef (advisor)
This thesis is focused on fatigue behaviour of aluminium alloy 2024-T351 in low cycle and extremely low cycle fatigue regime. Test specimens were firstly subjected to quasi-static tensile and compression tests to establish basic mechanical properties of the experimental material. Fatigue tests were conducted in strain-control mode, when cyclic plastic response and S-N curves were determined. All of the experiments were conducted at room temperature. Shapes of mechanical hysteresis loops are dependent on the strain amplitude and clearly exhibit cyclic plasticity of the alloy. Cyclic deformation curve was fitted by power regression function and subsequently compared with the tensile test. Experimental data of the S-N curves were fitted by Manson-Coffin and Wöhler-Basquin law. The discrepancy of the fatigue data was observed in the extremely low cycle fatigue regime. Based on this phenomenon, new regression function was used to overcome shortening of fatigue life in the extremely low cycle regime.
|
|
|
Fatigue characteristics of Metal Matrix Composites (MMC)
Judas, Jakub ; Věchet, Stanislav (referee) ; Zapletal, Josef (advisor)
This bachelor thesis is focused on analysis of fatigue characteristics of hybrid composite based on magnesium matrix QE22 reinforced with Al2O3 fibres and SiC particles. Test specimens of the composite material prepared by infiltration method were subjected to quasi-static tensile and compression test and discovered data were afterwards compared with the magnesium matrix. Cyclic response and low-cycle fatigue life were studied on the material under stress-control mode. All of the experiments were conducted at room temperature. Cyclic curves were fit with regression analysis in order to measure fatigue parameters of the hybrid composite. Cyclic and fatigue parameters were discussed and compared to similar magnesium alloy AZ91 reinforced with SiC particles.
|
guest ::
