Hlavní projekty vedené katedrou od roku 2010

Komplexní studie (teoretická, počítačová, metalografická) plastometrických zkoušek materiálu

SP/2010121

Horsinka Jaromír Ing.

prof. Ing. Jiří Kliber, CSc.

01. 01. 2010 - 31. 12. 2010

Tlaková zkouška (plastometrická) se principielně provádí pěchováním válečku, nebo jako tlaková zkouška s rovinnou deformací na vzorcích hranolovitého tvaru. V prvém případě je získání konečných výsledků zkomplikováno vznikem soudkovitosti. Druhý případ, který probíhá v podmínkách smykové deformace, je korigován výskytem šíření a je do něj nutno zahrnout vliv tření. Existující rovnice u tohoto druhého případu nepředpokládají odlišnost deformace a rychlosti deformace po průřezu vzorku. Krutová zkouška, na rozdíl od zkoušek tlakových, umožňuje extrémně velké hodnoty deformace, ale je nutné počítat s tím, že průběh deformace od osy k povrchu zkoušky má křivkovou závislost od nuly do maxima. I tady se stanovuje representativní poloměr s průměrnou hodnotou deformačních parametrů. Studium těchto procesů bude zaměřeno na vyhledávání dnes používaných matematických vzorců pro popis vyhodnocování těchto zkoušek a na jejich počítačovou simulaci doplněnou metalografickými zkouškami. Smyslem navrhovaného projektu je návrh optimálního matematického vyhodnocování předmětných zkoušek z naměřených dat.

Ing. Kamil Drozd
Ing. Jaromír Horsinka
Ing. Dmytro Ostroushko
Ing. Jaromír Horsinka
prof. Ing. Jiří Kliber, CSc.

Plastometrické zkušební stroje jsou zařízení, které principielně zajišťují stálost dvou ze tří základních termomechanických parametrů, tj. teploty, deformace nebo deformační rychlosti. Mezi tato zařízení patří krutový plastometr a tlakový plastometr. Výrobci těchto zařízení používají k vyhodnocování výsledků odlišných metodik. Vyhodnocení tlakové a krutové zkoušky, která je deformována za vysokých teplot tváření (u ocelí řádově 800-1280 °C), je poměrně obtížné. Týká se to například převodu získaných hodnot (kroutící moment nebo síla v závislosti na čase nebo deformaci) do podoby napětí-deformace. Smyslem podávaného grantu je navrhnout matematické rovnice pro vyhodnocování těchto zkoušek. K tomu budou použity PC simulace obou typů zkoušek v programu DEFORM 3D, resp. FORGE 3D. Původní okrajové podmínky ze softwaru programů včetně přestupu tepla mohou být korigovány výsledky metalografických zkoušek. Proto bude provedena analýza mikrostrukturního stavu a to zejména mikrotvrdosti a sledování velikosti zrna na skutečně provedených vzorcích za stejných podmínek jako jsou zkoušky počítačové. Na základě tohoto porovnání bude možné matematicky definovat průběh deformace a deformační rychlosti v objemu zkoumaného vzorku. Cílem bude navržení matematických vztahů pro přepočet naměřených hodnot na výsledky napětí-deformace. Výsledky budou publikovány na konferencích Forming 2010, Junior Euromat 2010, Metal 2010 (konferenční příspěvky v AJ dostupné v databázi Thomson Reuters), Hutnické listy atd. Výstupní řešení bude zasláno do časopisu s impactem.

Časový harmonogram:
• leden – březen: studium literatury, porovnání vzorců pro výpočet;
• únor – duben: vytvoření PC simulace obou typů zkoušek v pogramech FORGE a DEFORM;
• březen – květen: detailní ovládnutí PC simulace, variace proměnných parametrů;
• duben – červen: detailní mikroskopické zkoumání na vybraných typech materiálů;
• září – říjen: porovnání výsledků a sestavení rovnic zejména pro přenos naměřených momentových (silových) parametrů na napětí, ale také vliv očekávané deformace po průřezu;
• listopad – prosinec: závěrečná vyhodnocení a sepsání zprávy o řešení úkolu.