WP14: Vývoj pokročilých metod hodnocení nízkocyklové únavy při teplotním zatěžování. Vedoucí konsorcia podílející se na pracovním balíčku

Podobné dokumenty
Centrum kompetence automobilového průmyslu Josefa Božka - AutoSympo a Kolokvium Božek 2014, Roztoky -

Výzkumné centrum spalovacích motorů a automobilů Josefa Božka - Kolokvium Božek 2010, Praha

Přehled modelů cyklické plasticity v MKP programech

Centrum kompetence automobilového průmyslu Josefa Božka - AutoSympo a Kolokvium Božek až , Roztoky -

Identifikace materiálových parametrů Vybraných modelů plasticity

Centrum kompetence automobilového průmyslu Josefa Božka - AutoSympo a Kolokvium Božek 2. a , Roztoky -

Centrum kompetence automobilového průmyslu Josefa Božka - 7. GSŘ 2015, Herbertov 6. a

- AutoSympo a Kolokvium Božek 2014, Roztoky -

Inkrementální teorie plasticity - shrnutí

WP06: WP06 Turbodmychadla a výkonové turbiny aerodynam. optimalizace, dynamika rotorů a přiřazení pro účinné přeplňované motory

Nelineární problémy a MKP

Centrum kompetence automobilového průmyslu Josefa Božka - AutoSympo a Kolokvium Božek až , Roztoky -

WP22: Human Centered Cabin Design (modely lidských faktorů a optimalizace hardwaru kabiny) Vedoucí konsorcia podílející se na pracovním balíčku

- AutoSympo a Kolokvium Božek 2. a , Roztoky -

Centrum kompetence automobilového průmyslu Josefa Božka - 7. GSŘ 2015, Herbertov 6. a

Centrum kompetence automobilového průmyslu Josefa Božka - AutoSympo a Kolokvium Božek až , Roztoky -

WP22: Human Centered Cabin Design (modely lidských faktorů a optimalizace hardwaru kabiny) Vedoucí konsorcia podílející se na pracovním balíčku

WP22: Human Centered Cabin Design (modely lidských faktorů a optimalizace hardwaru kabiny) Vedoucí konsorcia podílející se na pracovním balíčku

Centrum kompetence automobilového průmyslu Josefa Božka - AutoSympo a Kolokvium Božek 2. a , Roztoky -

Centrum kompetence automobilového průmyslu Josefa Božka - AutoSympo a Kolokvium Božek 2. a , Roztoky -

Centrum kompetence automobilového průmyslu Josefa Božka -AutoSympoa Kolokvium Božek 11. a , Roztoky-

ÚNAVOVÉ CHOVÁNÍ NIKLOVÉ SUPERSLITINY INCONEL 713LC ZA VYSOKÝCH TEPLOT FATIGUE BEHAVIOUR OF NICKEL BASE SUPERALLOY INCONEL 713LC AT HIGH TEMPERATURE.

21A412: Optimalizace geometrických parametrů a pevnostních výpočtů ozubených kol automobilních převodovek zahrnující reálné provozní podmínky.

Centrum kompetence automobilového průmyslu Josefa Božka - Kolokvium Božek 2016, , Roztoky -

PARAMETER IDENTIFICATION OF CHABOCHE NONLINEAR KINEMATIC HARDENING MODEL STANOVENÍ KONSTANT CHABOCHEOVA NELINEÁRNÍHO KINEMATICKÉHO MODELU ZPEVNĚNÍ

WP13: Aerodynamika motorového prostoru a chlazení: AV/T/EV pro SVA priority [A] [F] Vedoucí konsorcia podílející se na pracovním balíčku

Název práce: DIAGNOSTIKA KONTAKTNĚ ZATÍŽENÝCH POVRCHŮ S VYUŽITÍM VYBRANÝCH POSTUPŮ ZPRACOVÁNÍ SIGNÁLU AKUSTICKÉ EMISE

Centrum kompetence automobilového průmyslu Josefa Božka - Kolokvium Božek 2014, Roztoky -

PŘÍPRAVEK PRO POKROČILÉ TESTOVÁNÍ PLECHŮ - BAUSCHINGERŮV EFEKT SVOČ FST 2018

Centrum kompetence automobilového průmyslu Josefa Božka - AutoSympo a Kolokvium Božek 2. a , Roztoky -

Centrum kompetence automobilového průmyslu Josefa Božka - AutoSympo a Kolokvium Božek až , Roztoky -

Pojednání ke státní doktorské zkoušce. Hodnocení mechanických vlastností slitin na bázi Al a Mg s využitím metody AE

Centrum kompetence automobilového průmyslu Josefa Božka - AutoSympo a Kolokvium Božek až , Roztoky -

Kontraktantní/dilatantní

Centrum kompetence automobilového průmyslu Josefa Božka Autosympo a Kolokvium Božek 11. a , Roztoky

ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ Fakulta strojní, Ústav mechaniky, biomechaniky a mechatroniky Technická 4, Praha 6 Akademický rok: 20011/2012

WP22: Human Centered Cabin Design (modely lidských faktorů a optimalizace hardwaru kabiny) Vedoucí konsorcia podílející se na pracovním balíčku

OOFEM: Implementace plasticitního materiálového modelu Cam-Clay. Ondřej Faltus, ZS 2016/17 Vyučující: Ing. Martin Horák, PhD.

Členové konsorcia podílející se na pracovním balíčku. Hlavní cíl balíčku. Dílčí cíle balíčku pro nejbližší období

Centrum kompetence automobilového průmyslu Josefa Božka - AutoSympo a Kolokvium Božek až , Roztoky -

České vysoké učení technické v Praze, Fakulta strojní. Pevnost a životnost Jur II. Pevnost a životnost. Jur II

Provozní pevnost a životnost dopravní techniky. - úvod do předmětu

WP25: Pokročilé zkušební metody pro spalovací motory a hnací řetězec Vedoucí konsorcia podílející se na pracovním balíčku

WP07: Zlepšení návrhu hnacích traktů vozidel s využitím virtuálního hnacího traktu

VÝVOJ NOVÉ GENERACE ZAŘÍZENÍ S POKROČILOU DIAGNOSTIKOU PRO STANOVENÍ KONTAKTNÍ DEGRADACE

CYKLICKÁ VRYPOVÁ ZKOUŠKA PRO HODNOCENÍ VÝVOJE PORUŠENÍ A V APROXIMACI ZKOUŠKY OPOTŘEBENÍ. Markéta Podlahová, Ivo Štěpánek, Martin Hrdý

STUDIUM ZMĚN MECHANICKÝCH VLASTNOSTÍ POLYMERNÍCH MATERIÁLŮ PO TEPLOTNÍM STÁRNUTÍ S HLOUBKOVOU ROZLIŠITELNOSTÍ POMOCÍ NANOINDENTAČNÍCH ZKOUŠEK

Centrum kompetence automobilového průmyslu Josefa Božka - AutoSympo a Kolokvium Božek 11. a , Roztoky-

OTÁZKY K PROCVIČOVÁNÍ PRUŽNOST A PLASTICITA II - DD6

WP26: Pokročilé ICT systémy vozidel návrh a testování Vedoucí konsorcia podílející se na pracovním balíčku

TÉMATA PROJEKTŮ KME/PRJ3 VYPSANÁ PRO ZIMNÍ SEMESTR AK. R. 2016/17. Katedra mechaniky

Optimalizace talířové pružiny turbodmychadla

Únava materiálu. únavového zatěžování. 1) Úvod. 2) Základní charakteristiky. 3) Křivka únavového života. 4) Etapy únavového života

STATISTICKÉ PARAMETRY OCELÍ POUŽÍVANÝCH NA STAVBU OCELOVÝCH KONSTRUKCÍ

Centrum kompetence automobilového průmyslu Josefa Božka - Kolokvium Božek 2012, Roztoky -

Průběh řešení a dosažené výsledky v oblasti návrhu a měření spolehlivosti mikroelektronických 3D struktur

NEKONVENČNÍ VLASTNOSTI OCELI 15NiCuMoNb5 (WB 36) UNCONVENTIONAL PROPERTIES OF 15NiCuMoNb (WB 36) GRADE STEEL. Ladislav Kander Karel Matocha

Projekty podpořené z programu TAČR

Posouzení a optimalizace nosného rámu studentské formule

Centrum kompetence automobilového průmyslu Josefa Božka - AutoSympo a Kolokvium Božek 2. a , Roztoky -

ÚNAVOVÉ CHOVÁNÍ NIKLOVÉ SUPERSLITINY INCONEL 738LC ZA POKOJOVÉ TEPLOTY FATIGUE BEHAVIOUR OF NICKEL BASE SUPERALLOY INCONEL 738LC AT ROOM TEMPERATURE

mezinárodní konference 60 LET PRO JADERNOU ENERGETIKU 60 let jaderného průmyslu a 65 let vysokého technického školství v Plzni

5 Analýza konstrukce a navrhování pomocí zkoušek

3. Mechanická převodná ústrojí

PBS Velká Bíteš. Profil společnosti

VLIV TENKÉ VRSTVY TIN NA CHOVÁNÍ POVRCHU PŘI KONTAKTNÍ ÚNAVĚ. Dana Lisová, Roman Reindl, Ivo Štěpánek

CYKLICKÁ INDENTACNÍ MERENÍ SYSTÉMU TENKÁ VRSTVA - SUBSTRÁT. Šárka Jelínková, Ivo Štepánek, Radek Nemec

Filosofie konstruování a dimenzování mechanických částí vozidel z hlediska jejich funkce a provozního zatěžování

12. Únavové šíření trhliny. Únava a lomová mechanika Pavel Hutař, Luboš Náhlík

Nauka o materiálu. Přednáška č.5 Základy lomové mechaniky

Úřad pro civilní letectví ČR PO/TI L8/A 1 - A

WP16: Zdokonalení ozubených převodů pro vyšší trvanlivost, nízkou hmotnost a nízký hluk. Vedoucí konsorcia podílející se na pracovním balíčku

Centrum kompetence automobilového průmyslu Josefa Božka - AutoSympo a Kolokvium Božek až , Roztoky -

Nástroj. pro optimalizaci spřažených ocelobetonových. silničních mostů

Náhradní ohybová tuhost nosníku

EXPERIMENTAL AND COMPUTATION ANALYSIS OF THE LOADING ON THE FOLDING STAIRCASE EXPERIMENTÁLNÍ A VÝPOČTOVÁ ANALÝZA NAMÁHÁNÍ SKLÁDACÍCH STROPNÍCH SCHODŮ

b) Křehká pevnost 2. Podmínka max τ v Heigově diagramu a) Křehké pevnosti

Centrum kompetence automobilového průmyslu Josefa Božka - AutoSympo a Kolokvium Božek 2014, Roztoky -

Analýza komplexní spolehlivosti transtibiální protézy

A mez úměrnosti B mez pružnosti C mez kluzu (plasticity) P vznik krčku na zkušebním vzorku, smluvní mez pevnosti σ p D přetržení zkušebního vzorku

POŽÁRNÍ ODOLNOST DŘEVOBETONOVÉHO STROPU

Dokumentace programu ParamSeeker 1.0

Popis obsahu balíčku WP20: Prediktivní nebo adaptivní řízení motoru za účelem snížení spotřeby paliva a škodlivých emisí

Aktuální trendy v oblasti modelování

Studentská 1402/ Liberec 1 tel.: cxi.tul.cz

1 ÚVOD. Sborník vědeckých prací Vysoké školy báňské - Technické univerzity Ostrava číslo 1, rok 2012, ročník XII, řada stavební článek č.

DVA ZÁKLADNÍ PROBLÉMY PLASTICITY KOVŮ

Centrum kompetence automobilového průmyslu Josefa Božka -Kolokvium Božek 2012, Roztoky-

Centrum kompetence automobilového průmyslu Josefa Božka - AutoSympo a Kolokvium Božek 11. a , Roztoky -

NÁVRHÁŘ. charakteristika materiálu. Numerický experiment Integrovaný model Dynamický materiálový model. kontrolovatelné parametry

- AutoSympo a Kolokvium Božek až , Roztoky -

Vznik a vývoj trhlin během tvrdnutí železobetonových konstrukcí simulace a validace

Pojednání ke státní doktorské zkoušce. Hodnocení mechanických vlastností slitin na bázi Al a Mg s využitím metody AE

Centrum kompetence automobilového průmyslu Josefa Božka - AutoSympo a Kolokvium Božek až , Roztoky

České vysoké učení technické v Praze, Fakulta stavební. Projekt: Využití pokročilého modelování konstrukcí v magisterském studiu

FAKULTA STROJNÍHO INŽENÝRSTVÍ, VUT BRNO NETME Centre

ZMENY POVRCHOVÝCH MECHANICKÝCH VLASTNOSTÍ SYSTÉMU S TENKÝMI VRSTVAMI PO KOMBINOVANÉM NAMÁHÁNÍ. Roman Reindl, Ivo Štepánek

Summer Workshop of Applied Mechanics. Hroucení tenkostěnných skořepin experiment a MKP výpočet

Dynamická únosnost a životnost Přednášky

Směřování aplikovaného výzkumu ČR v oblasti svařování a tepelného zpracování. Jaromír Moravec

Transkript:

WP14: Vývoj pokročilých metod hodnocení nízkocyklové únavy při. Vedoucí konsorcia podílející se na pracovním balíčku FS ČVUT v Praze, zodpov. osoba Doc. Ing. Miroslav Španiel, CSc. Členové konsorcia podílející se na pracovním balíčku TÜV SÜD CZECH s.r.o., Ing. Jan Hnilica Hlavní cíl balíčku - Předmětem balíčku je komplexní hodnocení životnosti (zejména) skříní turbodmychadel. Hlavním cílem je vyvinout a ověřit metodiku vyhodnocení nízkocyklové termomechanické únavy v interakci s creepem Dílčí cíle balíčku pro nejbližší období WP14V04: První aplikace kalibrovaných fenomenologických materiálových modelů na skříň turbodmychadla. Smlouva s ČZ o extenzi materiálových zkoušek. TE 0102 0020 Str. 1 Za WP 14 Miroslav Španiel, ČVUT v Praze

Na skříních turbodmychadel dochází v důsledku provozních podmínek K termomechanické únavě a creepu. Nerovnoměrné rozložení poměrně vysokých teplot, mechanická zatížení a uložení zamezující deformaci od ohřátí vedou ke vzniku inelastických deformací. Predikce životnosti je podle našeho návrhu založena na elasticko plastické analýze MKP na níž navazuje aplikace Prandtlových operátorů pro aproximaci viskoplasticity a výpočet poškození. TE 0102 0020 Str. 2 Za WP 14 Miroslav Španiel, ČVUT v Praze

Stanovení materiálových dat pro elasticko-plastickou odezvu Pro kalibraci Chabocheova modelu cyklické plasticity byly v laboratoři FS ČVUT provedeny isothermální testy nízkocyklové únavy (NCÚ) pro Si-Mo 4.06, za relativně vysokých rychlostí deformace, pro teploty od 20 do 750C, in the 12105 laboratory (CTU FME), TE 0102 0020 Str. 3 Za WP 14 Miroslav Španiel, ČVUT v Praze

Byl kalibrován Chabocheův inkrementální model plasticity s nelineárním kinematickým zpevněním (implementovaný v programu ABAQUS) Verze se třemi teplotně závislými backstressy byla identifikována jako dostatečná a 01 03 to d 03 jsou kalibrované konstanty. Pro kalibraci jsou vytvořeny programy s optimalizací v PYTHONu a MATLABu obecně nad daty z MKP. Pro tyčové vzorky s kruhovým průřezem je dostačující a rychlejší analytický model TE 0102 0020 Str. 4 Za WP 14 Miroslav Španiel, ČVUT v Praze

Byl kalibrován Chabocheův inkrementální model plasticity s nelineárním kinematickým zpevněním (implementovaný v programu ABAQUS) Verze se třemi teplotně závislými backstressy byla identifikována jako dostatečná a 01 03 to d 03 jsou kalibrované konstanty. Pro kalibraci jsou vytvořeny programy s optimalizací v PYTHONu a MATLABu obecně nad daty z MKP. Pro tyčové vzorky s kruhovým průřezem je dostačující a rychlejší analytický model TE 0102 0020 Str. 5 Za WP 14 Miroslav Španiel, ČVUT v Praze

Stanovení parametrů viskoplastického modelu Nabízely se tři možnosti: Creepové statické zkoušky - nedoporučeno Izotermální NCÚ testy při dvou úrovních rychlosti verifikace Relaxační testy nejvhodnější pro kalibraci Pro aproximaci viskoplasticity byl použit mocninný model v podobě formulace odezvy s elastickou doménou: TE 0102 0020 Str. 6 Za WP 14 Miroslav Španiel, ČVUT v Praze

Navržený přístup obsahuje tři kroky, které se provádějí v prostředí MKP programu ABAQUS: Nestacionární teplotní analýza Elasticko plastická analýza napjatosti Stanovení životnosti (zahrnuje viskoplastickou aproximaci, únavu a creep) s využitím programu v podobě uživatelské procedury ABAQUSu v C/C++. (C) TE 0102 0020 Str. 7 Za WP 14 Miroslav Španiel, ČVUT v Praze

Únavové poškození Je stanoveno pomocí přístupu přes operátor poškození (damage operator approach DOA), který umožňuje vyjádřit okamžitou (efektivní) deformaci pomocí Prandtlova operátoru, a sumací poškození pro jednotlivé hysterezní smyčky. Celkové poškození je definováno součtem Únavového poškození + Creepového poškození Creepové poškození Creepové poškození je stanoveno prostřednictvím Robinsonova zákona s použitím Manson- Brownova parametru TE 0102 0020 Str. 8 Za WP 14 Miroslav Španiel, ČVUT v Praze

Výpočtový model a aktuální výsledky (B) Shrnutí předpokladů výpočtu životnosti skříně turbodmychadla 1. Smith-Watson-Topperova korekce středního napětí 2. Multiaxialita řešena signovaným HMH z MKP (A) 3. Zahrnut cyklický creep 4. Zahrnuta viskoplastická aproximace TE 0102 0020 Str. 9 Za WP 14 Miroslav Španiel, ČVUT v Praze

Simulací termomechanického zatěžování se podařilo identifikovat kritické oblasti turbínové skříně turbodmychadla. Navržený a kalibrovaný elastickoplastický model materiálu s kinematickým zpevněním je schopen popsat složku odezvy nezávislou na čase. Viskoplastická aproximace (DOA) s využitím hysterezních operátorů umožňuje dostatečně rychlý výpočet viskózních deformací. Přístup přes operátor poškození nabízí průběžný výpočet únavového poškození Plány dalších kroků Unifikovaný Chabocheův model viskoplasticity s Direct cyclic procedurou Simulation of other operating modes of the component Přínos viskoplastického MKP výpočtu plné historie zatěžování byl shledán v porovnání s aplikací DOA příliš časově náročným a byl z dalších úvah vyloučen. TE 0102 0020 Str. 10 Za WP 14 Miroslav Španiel, ČVUT v Praze

Plnění dílčích cílů, milníků a výstupů WP14M03: Kritéria pro nízkocyklovou termomechanickou únavu v podmínkách multiaxiálního zatěžování. A WP14C05: Výběr a kalibrace vhodného multiaxiálního kritéria pro hodnocení teplotněmechanické únavy. A WP14V04: První aplikace kalibrovaných fenomenologických materiálových modelů na skříň turbodmychadla. B Přehled splatných výsledků a jejich plnění WP14V04: Kriterium nízkocyklové teplotněmechanické únavy. (C). Software TE 0102 0020 Str. 11 Za WP 14 Miroslav Španiel, ČVUT v Praze

Výtah z prací 2012-2016 na WP14 Vývoj pokročilých metod hodnocení nízkocyklové únavy při. Návrh základních rozměrů, pevnostní kontrola, výroba dílů, sestavení a oživení a programové vybavení zkušebního stroje NCTMÚ Rešerše postupů pro popis NCTMÚ Manson-Coffin Neu/Sehitoglu Abaqus LMS Nagode Standarní přístup Jednoduchá identifikace Nepříliš přesný, pracuje pouze s cyklickými zkouškami Výpočet hysterezních smyček Výchozí stav Sofistikovaný přístup Velmi komplikovaná identifikace, nejednoznačnost (20 parametrů) Výpočet hysterezních smyček Nepoužít Implementováno v MKP řešiči Abaqus Na bázi progressive failure analysis, Modifikováno na zohlednění teplota vrubů Malá přesnost i výkon Nepoužít Kompromisní a inženýrský přístup Identifikace NCÚ i creepu Semianalytické postupy Výpočet elasticko plastický Vybráno Návrh a výroba zkušebních vzrků pro zkoušky NCTMÚ Identifikace materiálu Výpočty únavy ČVUT ČZ, a.s. TE 0102 0020 Str. 12 Za WP 14 Miroslav Španiel, ČVUT v Praze

Results of WP14 Advanced methods of low-cycle fatigue under temperature loading evaluation - Achieved 2012-2016 Conceptual design, dimensioning, design and manufacturing, assembly and start of operation, programing of controll of LCTMF setup Approaches to low cycle thermo-mechanical fatigue LCTMF Manson-Coffin Neu/Sehitoglu Abaqus LMS Nagode Standard approach Simple identification Not very precise, it uses cyclic tests only Hysteresis loops calculation needed Original approach Sophisticated approach Extremely complex identification, no uiquess (20 parameters) Hysteresis loops calculation needed Not to use Implemented in Abaqus On the basis of progressive failure analysis Modified to include temperature and notches Insufficient precision and performance Not to use Compromised and engineering approach Identification of both LCF and creep Semianalytical response Elastic plastic fields calculations only needed Selected Design and manyufacturing of LCTMF specimens Material identification Fatigue analysis CTU ČZ, a.s. TE 0102 0020 Str. 13 Za WP 14 Miroslav Španiel, ČVUT v Praze

Výtah z prací za r. 2016 na WP14 Vývoj pokročilých metod hodnocení nízkocyklové únavy při. Identifikace materiálu Chabochův model s proměnnou teplotou Model cyklického a dlouhodobého creepu Model únavy Výpočty únavy turbodmychadla Výběr nejvhodnějšího postupu hodnocení NCTMÚ Abaqus LMS Nagode Implementováno v MKP řešiči Abaqus Na bázi progressive failure analysis, Modifikováno na zohlednění teplota vrubů Malá přesnost i výkon Nepoužít Kompromisní a inženýrský přístup Identifikace NCÚ i creepu Semianalytické postupy Výpočet elasticko plastický Vybráno Únavové poškození přes operátor poškození (DOA). Efektivní deformace Prantlův operátor. Sumace poškození pro jednotlivé hysterezní smyčky. Creepové poškození stanoveno prostřednictvím Robinsonova zákona s použitím Manson-Brownova parametru Celkové poškození Únavové poškození + Creepové poškození Cyklický creep ČVUT ČZ, a.s. TE 0102 0020 Str. 14 Za WP 14 Miroslav Španiel, ČVUT v Praze

Abstract 2016 of WP14 Advanced methods of low-cycle fatigue under temperature loading evaluation. Identification/calibration of material Chaboche model with variable temperature Model of both cyclic and long tem creepu Fatigue model Turbocharger fatigue analysis The best approach to low cycle thermo-mechanical fatigue LCTMF Abaqus LMS Nagode Fatigue damage damage operator approach (DOA). Effective strain by Prandtl type operator. Damage summed for single hysteresis loops Creep damage computed using Robinson s rule. Missing values by Restrained Manson-Brown parameter. Complete damage Fatigue damage + Creep damage Cyclic creep Implemented in Abaqus On the basis of progressive failure analysis Modified to include temperature and notches Insufficient precision and performance Not to use Compromised and engineering approach Identification of both LCF and creep Semianalytical response Elastic plastic fields calculations only needed Selected ČVUT ČZ, a.s. TE 0102 0020 Str. 15 Za WP 14 Miroslav Španiel, ČVUT v Praze