ÚSTAV KONSTRUOVÁNÍ - ÚK. Výzkumná skupina Únavové vlastnosti. FSI VUT v Brně Ústav konstruování Technická 2896/ Brno Česká republika

Transkript

1 ÚSTAV KONSTRUOVÁNÍ - ÚK Výzkumná skupina Únavové vlastnosti FSI VUT v Brně Ústav konstruování Technická 2896/ Brno Česká republika uk@fme.vutbr.cz tel.: fax:

2 Obsah prezentace! Základní oblasti činnosti! Historický přehled! Aktuální personální složení! Kontaktní únava! Klasická únava! Akustická emise! Řešené projekty! Spolupracující pracoviště! Výběr z doktorských projektů! Výběr z diplomových projektů

3 Základní oblasti činnosti Kontaktní únava - sledování rozvoje kontaktního poškození kovových a keramických materiálů na axiálních a radiálních zkušebních strojích (příp. s vlivem rozdílných mazacích podmínek), zjišťování životnosti ložisek apod. Únavové vlastnosti - zjišťování základních charakteristik kovových materiálů v oblasti vysokocyklové únavy na elektrorezonačních zatěžovacích strojích. Akustická emise - aplikace moderní metody nedestruktivního zkoušení v řadě oblastí mechanického zatěžování kovových a keramických materiálů, příp. základních strojních dílců a mechanismů

4 Profil výzkumné skupiny Únavové vlastnosti Historický přehled 60-tá léta Počátek zaměření Katedry ČMS na kontaktní únavu a životnost ložisek. Postupně zde byly vybudovaly jedny z nejrozsáhlejších laboratoří v rámci naší republiky (Doc.Kolář). 70-tá léta Vzhledem k úzké spolupráci s Ústavem fyzikální metalurgie ČSAV (prof.klesnil) se od poloviny 70tých let začala budovat únavová laboratoř vybavená hydraulickým pulsátorem INOVA. Další rozvoj nastal v 90tých letech zakoupením rezonančních pulsátorů RUMUL. Od 1996 Počátek rozvoje metody akustické emise

5 Aktuální personální složení Odborní pracovníci Doc. Ing. Michal Černý, CSc. Ing. Jiří Dvořáček Ing. František Prokeš Technický pracovník Rostislav Konečný Studenti DS Ing. Lucie Zyková Ing. Lukáš Kolář Ing. Jiří Skala Spolupracovníci z dalších pracovišť Ing. Petr Liškutín Doc.Ing. Luboš Pazdera, CSc

6 Vedoucí Doc.Ing. Pavel Mazal, CSc. Nar Ing FS VUT CSc ÚFM ČSAV Brno Doc VUT v Brně Technická universita Tunis dosud tajemník ÚK a zástupce ředitele Od 2000 prezident České společnosti pro NDT Člen redakční rady časopisů: Journal of Acoustic Emission (USA) Int.Journal of Microstruct. and Mater.Propert. (U.K.) NDT Welding Bulletin (CZ)

7 Kontaktní únava - laboratoře a) Laboratoř kontaktní únavy A 3/112 stanice Axmat 10 ks stanice Axmat olejový 5 ks stanice R-mat 7 ks 4 kuličkový zkušební stroj ČKS 3 ks

8 Kontaktní únava laboratoře Stanice Axmat - princip vzorek s pittingem

9 Kontaktní únava laboratoře Stanice R-mat - princip vzorek s pittingem hnací a přítlačný kotouč

10 Kontaktní únava laboratoře b) Laboratoř trvanlivosti ložisek A 3/110 stanice SA 67 celkem 20 zkušebních uzlů pro různé velikosti ložisek stanice RAH 1 zkušební stanice s 5 uzly v laboratoři je dále umístěn tribotestor stanice SA 67 stanice RAH 1 tribotestor

11 Klasická únava - laboratoř Laboratoř klasické únavy B1/110 elektro-rezonanční pulsátor RUMUL Cracktronic 160 elektro-rezonanční pulsátor RUMUL Cracktronic

12 Klasická únava - laboratoř Pulsátor RUMUL Cracktronic princip zařízení typy vzorků pro zařízení RUMUL Cracktronic

13 Klasická únava- měřené parametry S-N křivky Závislosti mezi amplitudami aplikovaného napětí a počtem cyklů do lomu vzorku. Frekvenční křivky Změny frekvence zatěžování, které vznikají v důsledku změny tuhosti zkušebního vzorku v průběhu cyklování. V kombinaci s S-N křivkami umožňují odhad délky stádia šíření magistrální únavové trhliny

14 Klasická únava- šíření trhliny mikrotrhliny krátké trhliny dlouhá trhlina

15 Akustická emise - princip metody Akustická emise Termín používaný pro elastické vlny vznikající následkem náhlého uvolnění energie v materiálu nebo nějakém procesu - ČSN EN Parametry události AE

16 Akustická emise - experimentální vybavení Analyzátory Dakel Xedo 4 a Dakel Xedo 2 Analyzátory AED FTA 4 a AED FTA 16 Analyzátor AE 10C Identifikátor poškození ložisek ABEM

17 Akustická emise - měřené parametry

18 Akustická emise - měřené parametry

19 Další vybavení - laboratoř povrchů (A2/421a) přístroje na měření povrchů světelný mikroskop NU

20 Další vybavení hydraulický lis prototypová dílna

21 Řešené projekty - 1 Komplexní program GA ČR Mezní stavy progresivních konstrukčních materiálů s využitím nestandardních metod zkoušení Společně s ÚFM AV ČR, Vítkovice Výzkum a vývoj, a.s.,, VÚVL ZKL a.s. Brno a Diaz Turnov a.s. Řešené okruhy Kontaktní a únavové vlastnosti materiálů se zpevněnými povrchy Studium lomového chování pokrokových materiálů za použití metody AE Mikromechanistické aspekty constraint účinku Lomové charakteristiky keramických materiálů Vývoj speciálních ložisek s keramickými elementy Problémy lokalizace zdrojů AE na konstrukcích

22 Řešené projekty GA ČR Využití vybraných moderních postupů NDT při kontinuálním hodnocení poškození cyklicky zatěžovaných konstrukčních materiálů Byl uskutečněn rozsáhlý sběr AE dat na několika typech ocelí (uhlíková, střednělegovaná, bainitická, Hadfield) a tvárné litině za různých podmínek zatěžování. Rozhodující pozornost byla zaměřena na aplikaci a rozvoj matematických postupů zpracování digitalizovaného signálu AE. Byly vyhodnoceny vhodné parametry signálu AE pro hodnocení rozvoje poškození

23 Řešené projekty GA ČR Bainitická ocel pro dynamicky namáhané komponenty společně s ÚFM AV ČR a Vyhýbkárnou Prostějov a.s

24 Řešené projekty - aktuální GA ČR Výzkum stádií kontaktního poškození s využitím metody akustické emise MPO ČR Výzkum nových metod měření a vyhodnocení signálů akustické emise (AE) a vývoj vícekanálové digitální aparatury s plně kontinuálním vzorkováním signálu AE a jeho předzpracováním vreálném čase. Volná spolupráce při řešení projektu MŠMT 1M Ekocentrum aplikovaného výzkumu neželezných kovů

25 Spolupracující pracoviště VUT v Brně Ústav materiálových věd a inženýrství FSI Ústavy fyziky FAST a FEKT Ostatní Ústav fyziky materiálu AV ČR Ústav termomechaniky AV ČR ZKL VaV Brno a.s. ZD Rpety stř. Dakel Praha

26 Výběr z doktorských projektů Ing. Jiří Petráš, Ph.D. Detekce a lokalizace akustické emise na konstrukcích (obhaj.2004) Ing. Jiří Skala Vizuální kategorizace signálů AE v konstrukčních materiálech při mechanickém namáhání Ing. Lucie Zyková Včasná identifikace únavového poškození (pittingu) ložisek při zkouškách trvanlivosti Ing. Lukáš Kolář Hodnocení parametrů signálu AE při únavovém zatěžování tří typů konstrukčních materiálů Ing. Jaroslav Vlach (dist) Vizualizace deformačních procesů v polykrystalických materiálech výukové programy Ing. Martin Zvonek Aplikace nástrojů virtuální reality sklad součástí Ing. Petr Pospíšil Metody virtuální reality v konstrukční praxi vstupní zařízení Připravená témata: Hodnocení mechanických vlastností slitin na bázi Al,Mg s využitím metody AE Vliv plazmové nitridace na únavové vlastnosti vybraných slitin

27 Výběr z diplomových projektů ) Akustická emise při plastické deformaci pevnostních šroubů 2) Identifikace etap únavového poškození s využitím metody AE ) Odhad stádií únavového procesu ze změny zatěžovací frekvence pulsátoru 2) Únavové vlastnosti moderní bainitické oceli 3) Snímání akustických signálů z konkávních a konvexních ploch ) Vliv plazmové nitridace povrchu na únavové chování oceli ) Únavové chování vybrané Al slitiny při vysokocyklovém zatěžování 3) Optimalizace průchozího snímače vířivých proudů ve výměníkových trubkách (FEKT) 4) Synergie svarových defektů a koroze na vysokocyklovou únavu oceli (MZLU)

28 Děkuji za pozornost