pdf,1500KB - TehnoloÅ¡ko-metalurÅ¡ki fakultet - Univerzitet u Beogradu

More documents

Recommendations

Info

$infracrvena spektroskopija$

38 НАСТАВНО НАУЧНО ВЕЋЕ, 17.03.2011.Važan parametar pri proučavanju ukupne apsorbovane energije loma jeste energija loma pojedinici mase slomljenog materijala. Ova energija se zove “specifična energija loma“ (SEL) ipredstavlja onu količinu energije koju je potrebno uložiti da bi došlo do loma posmatranestrukture. Ispitivanja aksijalnim spoljašnjim pritisnim opterećenjem radi određivanja vrednostiukupne apsorbovane energije loma i SEL su bila predmet razmatranja u poglavlju šest.U zavisnosti od namene, kompozitne cevi pogotovo u konstrukcijama složenog cevovodamogu biti opterećene na savijanje ili uvijanje što može dovesti do pojave prslina u kompozitnimcevima, a u većini slučajeva i do pucanja iste. Zbog toga je bilo važno dati ocenu ponašanja,nosivosti i mehanizama nastanka i razvoja oštećenja kompozitne cevi izložene navedenimopterećenjima što je i bio predmet ispitivanja u poglavlju sedam i osam.U zaključku, u poglavlju devet, istaknuto je da je na osnovu planiranog programa, metodaistraživanja, ispitivanja i dobijenih rezultata dat određeni doprinos u nauci i tehnici, što je ipredstavljao osnovni cilj ovog magistarskog rada. Dobijeni rezultati se mogu preneti korisnicima ipostati solidna osnova institutima i proizvođačima cevi izrađenih od ovih ili sličnih strukturapolimernih kompozitnih cevi za dalja istraživanja.B. Kratak opis postignutih rezultataPredmet i cilj magistarskog rada je bio da se na adekvatan način na polimernim kompozitnimcevima staklena vlakna – poliester strukture [90 2 /±55 2 /90 4 ] odrede mehanička svojstva. Na tajnačin se ustanovio vek cevi u različitim uslovima opterećenja u eksploataciji. Definicija problemase temeljila na teorijskim i eksperimentalnim istraživanjima sa primenom savremenih standardnihmetoda ispitivanja. Ovakva istraživanja imaju opravdanost s obzirom na veliku primenu ovakvihstruktura polimernih kompozitnih cevi u hemijskoj industriji.Ispitivane cevi su oblikovane u fabričkim uslovima metodom “Filament Winding”. Ojačanjecevi je bilo od “E” stakla sa 1% alkalija, a matrica od termoreaktivne smole. Dimenzije cevi subile ∅70 x 500 x 3,5 mm (∅D x L x s). Sečenje epruveta iz cevi je izvedeno na mašini tipa NC-2010 (Nr 95110, Ar 001). Mehanička ispitivanja na zatezanje ravnih epruveta, su izvedena ulaboratorijama Vojno-tehničkog instituta Srbije u Žarkovu, na elektro-mehaničkoj kidaliciSCHENCK TREBEL RM 100. U istoj ustanovi su izvedena i udarna ispitivanja i to naelektronskom mernom uređaju za digitalno izračunavanje udarne energije RPSW 150/300, kao iispitivanja na uvijanje na uređaju za torziono opterećenje (torzioni aktuator) MTS Model 215.Ispitivanja na zatezanje prstenova izvodilo se u laboratorijama Tehnološko-metalurškog <strong>fakultet</strong>au <strong>Beogradu</strong>, na elektro-mehaničkoj kidalici INSTRON 1332 sa kontrolerom INSTRON FASTTRACK 80800, uz koriščenje hidrauličkih čeljusti. Na istom uređaju je određivana i specifičnaenergija loma cevi kao i savijanje cevi uz modifikovane alate prema potrebama ispitivanja.Mikromehanička analiza na prelomnim površinama je izvedena na osnovu fotografija sa uređaja zaskenig elektronsku mikroskopiju, SEM-JEOL JSM 5300. Sva ispitivanja su izvedena premaodgovarajućim standardima.Zatezanjem su ispitivanje ravne epruvete sečene uzdužno iz cevi radi određivanja napona ideformacija u uzdužnom (aksijalnom-osnom) pravcu i prstenasti uzorci radi određivanja napona ideformacija u obimnom (tangencijalnom-poprečnom) pravcu. Na osnovu rezultata ispitanih ravnihepruveta, izračunata je srednja vrednost zatezne čvrstoće koja iznosi R m,uzd =176,4 MPa, kao isrednja vrednost modula elastičnosti E uzd =20,73 GPa. Što se tiče rezultata ispitivanih prstenova,izračunata je srednja vrednost zatezne čvrstoće u obimnom pravcu koja iznosi R m,obimna =296,4MPa, kao i srednja vrednost modula elastičnosti E obimni =31,20 GPa. Objašnjenje i tumačenjerezultata sa oba ispitivanja kao i analiza dobijenih dijagrama napon–deformacija (σ–ε) bilo jepraćeno i mikromehaničkom analizom na prelomnim površinama uzoraka. Uočeni su sviliteraturno poznati prateći fenomeni pri ovakvim vrstama opterećenja i loma: raskidanje vezavlakno-matrica, izvlačenje vlakana, pucanje matrice, raslojavanje i pucanje vlakana,.
НАСТАВНО НАУЧНО ВЕЋЕ, 17.03.2011. 39Određivanjem ukupne energije udara su određene energije potrebne za inicijaciju (stvaranje),E i i dalju propagaciju (širenje), E p , nastalih prslina, kao i udarna žilavost koja predstavljasposobnost materijala da podnese uticaj spoljne mehaničke energije udara a povezana je saotpornošću prema rastu prslina. Sa uređaja su direktno dobijeni dijagrami sila–vreme (F–t) ienergija-vreme (E–t) sa čijih uporednih prikaza su određene E i i E p . Srednje vrednosti su E i =1,43 J,a E p =3,72 J. I sa dobijenih dijagrama i rezultata je zaključeno da E i predstavlja manji deo odukupne energije što daje značajan podatak o veku cevi u eksploataciji sa uočenom prslinom.Srednja vrednost udarne žilavosti iznosi a n,srednje =13,82 J/cm 2 . Uz izvedenu mikromehaničkuanalizu, dobijeni rezultati su omogućili formiranje potpune slike o sposobnosti navedene strukturecevi za ukupnu akumulaciju energije prilikom udara. Uočeni su svi poznati modeli i mehanizmioštećenja pri opterećenju udarom. Sve ispitane epruvete su razorene lomom iniciranim sa stranespoljašnje površine ispitivanog uzorka koja je izložena zatezanju. U tom slučaju je naprezanjedostizalo i prevazilazilo zateznu čvrstoću. Prve prsline koje su tada nastajale su bile usled pucanjai izvlačenja vlakana iz matrice. Lom se širio do suprotne površine epruvete kroz debljinu epruveteza nagomilanim prslinama u ravnima epruvete koje su dovodile do raslojavanja (delaminacije).Na dijagramima dobijenim statičkim pritisnim opterećenjem do loma uzoraka su registrovanesile i dužina loma sa formiranjem prvih prslina kao i maksimalne vrednosti pri kojima je došlo dopotpune destrukcije uzoraka, a na osnovu njih određene odgovarajuće energije. Iz razloga dageometrija uzorka utiče na veličinu apsorbovane energije i SEL pri pritisnom spoljašnjemopterećenju, radi dobijanja stvarne slike o dobijenim vrednostima i mogućem poređenju vrednostiza ova ispitivanja je odabran još jedan prečnik cevi (∅50 mm), a dužine cevi su smanjene zbogpotreba eksperimenta (L=130 mm). Prosečna vrednost energije apsorbovane tokom loma jeiznosila 2338 J za uzorke ∅70 mm i 845 J za uzorke ∅50 mm. Prosečna SEL je bila 4,8 J/g za∅70 mm i 5,8 J/g za uzorke ∅50 mm. Tokom ispitivanja su se na više mesta duž cevi javljaleprsline koje su bile praćene jakim akustičnim efektom. Nagomilavanjem prslina dolazilo je dozasićena, stvaranja makro prslina koje su se širile i u pravcu ose i debljine cevi. Nakon toga seuočavalo karakteristično raslojavanje celih slojeva, čak i odcepljenje zida cevi. Unutrašnja stranazida je bila deformisana (ispupčena, izvijena) ka unutrašnjosti cevi, a spoljašnja strana je izvijenaka spoljašnosti. Između ove dve oblasti je bio zdrobljen materijal.I kod ispitivanja savijanjem u tri tačke su ispitivane cevi dva prečnika ∅70 mm i ∅50 mm.Dobijeni rezultati savojne čvrstoće su bolji kod uzoraka većeg prečnika, ∅70 mm i srednjedobijene vrednosti iznose R f,sr =108,4 MPa, dok su kod uzoraka ∅50 mm niže i iznose R f,sr =64,8MPa. Srednje dobijene vrednosti modula elastičnosti su E f,sr =2,5 GPa i E f,sr =3,0 GPa, respektivno.Očigledno je da se sa smanjenjem prečnika smanjuje čvrstoća a povećava krutost cevi štopotvrdilo i iz rezultata maksimalnih ugiba, a oni su iznosili D max =6,1 mm i D max =4,7 mmrespektivno. Konačan lom je uvek nastajao sa spoljne strane cevi, što je i poznato da je priispitivanju na savijanje uvek spoljna strana izložena istezanju (zatezanju) a unutrašnja skraćivanju(pritisak).Tokom ispitivanja uvijanjem se kontinualno uvodilo statičko opterećenje uvijanjem i pratilase zavisnost između momenta uvijanja (M t ) i ugla uvijanja (ϕ). Dobijene su vrednosti momenatauvijanja na granici elastičnih deformacija Mt el i maksimalnih momenata uvijanja pri kojima jedolazilo do pucanja cevi Mt lom . Dobijene srednje vrednosti su iznosile Mt el.srednje =553 Nm i Mt lomsrednje=948 Nm. Srednja vrednost ugla uvijanja na granici elastičnih deformacije je φ el.srednje =1,02°,a ugla uvijanja pri kojem je dolazilo do pucanja cevi usled momenta Mt lom , φ lom =2,22°. Nakonizvedenih ispitivanja se moglo uočiti da su kod sve tri cevi lomovi nastali približno na sredini cevipri vrednostima maksimalnih deformacija nastalih uvijanjem i to pod uglom približno od 45° uodnosu na osu cevi. Kao i pri delovanju ostalih vrsta opterećenja i u ovom slučaju dominantnuulogu u sprečavanju loma je imala ojačavajuća strukturna komponenta, tj. namotana staklenavlakna. Tokom uvođenja opterećenja uvijanjem se još pri malim vrednostima momenata uvijanja
Page 1 and 2: НАСТАВНО-НАУЧНО ВЕ
Page 3 and 4: НАСТАВНО НАУЧНО ВЕ
Page 37: НАСТАВНО НАУЧНО ВЕ
Page 89 and 90:
НАСТАВНО НАУЧНО ВЕ
Page 91 and 92:
Page 93 and 94:
Page 95 and 96:
Page 97 and 98:
Page 99 and 100:
Page 101 and 102:
Page 103 and 104:
Page 105 and 106:
Page 107 and 108:
Page 109 and 110:
Page 111 and 112:
Page 113 and 114:
Page 115 and 116:
Page 117 and 118:
Page 119 and 120:
Page 121 and 122:
Page 123 and 124:
Page 125 and 126:
Page 127 and 128:
Page 129 and 130:
Page 131 and 132:
Page 133 and 134:
Page 135 and 136:
Page 137 and 138:
Page 139 and 140:
Page 141 and 142:
Page 143 and 144:
Page 145 and 146:
Page 147 and 148:
Page 149 and 150:
Page 151 and 152:
Page 153 and 154:
Page 155 and 156:
Page 157 and 158:
Page 159 and 160:
Page 161 and 162:
Page 163 and 164:
Page 165 and 166:
Page 167:
show all

pdf,1500KB - TehnoloÅ¡ko-metalurÅ¡ki fakultet - Univerzitet u Beogradu

Create successful ePaper yourself

Delete template?

Save as template?