Naslov (srp)

Оdređivanje otpornosti prema lomu materijala cevovoda ispitivanjem nove epruvete oblika prstena izložene zatezanju : doktorska disertacija

Autor

Trajković, Isaak, 1996-

Doprinosi

Putić, Slaviša, 1960-
Milović, Ljubica, 1965-
Dojčinović, Marina, 1964-
Milošević, Miloš, 1984-
Golubović, Zorana, 1982-
Međo, Bojan, 1978-

Opis (srp)

Cilj ove disertacije je razvoj metode za određivanje otpornosti prema lomu i obte enju materijalacevovoda, pre svega namenjene ispitivanju tankozidnih cevi za koje ne postoje standardneprocedure za ispitivanje. U ovom radu je prikazan pregled trenutnog stanja istra~ivanja iz oveoblasti, sa posebnim naglaskom na razvoj nestandardnih epruveta, tehnika i pomo nih alata zaispitivanje mehanike loma cilindri nih struktura. Takođe, opisana su dosadabnja istra~ivanjasprovedena primenom eksperimentalnih i numeri kih metoda. U eksperimentalnom deluistra~ivanja, prikazani su rezultati dobijeni ispitivanjem novih epruveta tipa PRNT (Pipe RingNotched Tension) i epruveta tipa SENT (Single Edge Notched Tension) od plasti nih (PLA –polylactide acide i PA12 – polyamide) i metalnih materijala ( elik P235TR1 i P235GH). Epruveteod plasti nih materijala izrađene su tehnikama aditivne proizvodnje: FDM (Fused DepositionModeling) za PLA materijal i SLS (Selective Laser Sintering) za PA12 materijal, dok su epruveteod metala izrađene na CNC laserskoj mabini i erozimatu. Sve epruvete ispitane su na univerzalnojmabini za ispitivanje materijala Shimadzu AGS-X 100 kN korib enjem alata specijalnoprojektovanog za geometriju epruveta oblika prstena, kao bto je PRNT. Rad mabine za ispitivanjematerijala pratio je rad Aramis 2M sistema za opti ka merenja polja pomeranja i deformacija kojese javljaju usled delovanja sila u pravcu zatezanja epruveta. Sistem Aramis 2M bazira se na metodidigitalne korelacije slika (DIC – Digital Image Correlation), bto je omogu ilo precizno merenjeparametara ije su vrednosti zasnovane na trodimenzionalnom kretanju jednog segmenta.Zahvaljuju i eksperimentalnim ispitivanjima doblo se do uvodnih parametara za numeri kaispitivanja koja su sprovedena na modelima PRNT i SENT a to su sila, pomeranje, CMOD (CrackMouth Opening Displacement) i CTOD-δ5 (Crack Tip Opening Displacement). Numeri kimputem, primenom metode kona nih elemenata na navedene dve geometrije pri razli itimdimenzijama doblo se do vrednosti parametara mehanike loma (J-integral, KI - faktor intenzitetanapona) iji je uporedni prikaz dat u ovom radu. Formirani su dijagrami zavisnosti odnosaparametra KI za PRNT i SENT modele za razli ite geometrije epruvete i inicijalnog obte enja.Numeri kim putem dobijene su vrednosti parametra ηpl za razli ite dimenzije modela PRNT iSENT. Dobijene vrednosti rezultata merenja i prora una, kao i ponovljivost postupka, dajuzna ajne dokaze da je razvijena metoda pogodna za primenu na tankozidnim cilindri nimgeometrijama. Na osnovu navedenog mo~e se zaklju iti da postupak ispitivanja PRNT epruvetaima potencijal za korib enje kao nestandardna metoda za ispitivanje tankozidnih cevi.

Opis (srp)

Tehnolobko inženjerstvo - Inženjerstvo materijala / Technological Engineering - Materials Engineering Datum odbrane: 27.09.2024.

Opis (eng)

The goal of this dissertation is the development of a method for determining the resistance tofracture and damage of pipeline materials, primarily intended for the testing of thin-walled pipesfor which there are no standard testing procedures. This dissertation contains an overview of thecurrent state of research in this area, with special emphasis on the development of non-standardtest specimens, techniques and auxiliary tools for testing the fracture mechanics of cylindricalstructures. Also, previous research conducted using experimental and numerical methods isdescribed. In the experimental part of the research, the results obtained by testing new testspecimens of the PRNT (Pipe Ring Notched Tension) type and SENT (Single Edge NotchedTension) type made of polymer materials (PLA - polylactide acid and PA12 - polyamide) andmetal materials (steel P235TR1 and P235GH) are presented). Test specimens made of plasticmaterials are made using additive manufacturing techniques such as FDM (Fused DepositionModeling) for PLA material and SLS (Selective Laser Sintering) for PA12 material, while metallicspecimens are made on a CNC laser machine and erosimat. All specimens were tested on aShimadzu AGS-X 100 kN universal material testing machine using a tool specially designed forring-shaped specimen geometry, such as the PRNT. The operation of the material testing machinewas accompanied by the operation of the Aramis 2M system for optical measurements ofdisplacement fields and deformations that occur due to the action of forces in the direction of thetensile loading. The Aramis 2M system is based on the method of digital image correlation (DIC),which enabled the precise measurement of parameters whose values are based on the threedimensionalmovement of one segment. Thanks to the experimental tests, the initial parametersfor the numerical calculations that were carried out on the PRNT and SENT models were obtained:force, displacement, CMOD (Crack Mouth Opening Displacement) and CTOD-δ5 (Crack TipOpening Displacement). Numerically, using the finite element method, the values of theparameters of the fracture mechanics (J-integral, KI - stress intensity factor) were obtained for thementioned two geometries with different dimensions, the comparative presentation of which isgiven in this paper. Diagrams of the dependence of the ratio of the KI parameter for PRNT andSENT models for different test specimen geometries and initial damage were formed. Values ofthe parameter ·pl were obtained numerically for different dimensions of the PRNT and SENTmodels. The obtained values of the measurement and calculation results, as well as therepeatability of the procedure, provide significant evidence that the developed method is suitablefor application on thin-walled cylindrical geometries. Based on the above, it can be concluded thatthe test procedure of PRNT test tubes has the potential to be used as a non-standard method fortesting thin-walled pipes.

Jezik

srpski

Datum

2024

Licenca

Ovo delo je licencirano pod uslovima licence
Creative Commons CC BY-NC 3.0 AT - Creative Commons Autorstvo - Nekomercijalno 3.0 Austria License.

http://creativecommons.org/licenses/by-nc/3.0/at/legalcode

Predmet

OSNO - Opšta sistematizacija naučnih oblasti, Ispitivanje materijala. Inženjerstvo materijala

OSNO - Opšta sistematizacija naučnih oblasti, Hemijsko inženjerstvo

epruvete oblika prstena izložene zatezanju, ravna epruveta za zatezanje sa ivi nom prslinom, digitalna korelacija slika, faktor intenziteta napona, J-integral, mehanika loma, cevovod

OSNO - Opšta sistematizacija naučnih oblasti, Ispitivanje materijala. Inženjerstvo materijala

OSNO - Opšta sistematizacija naučnih oblasti, Hemijsko inženjerstvo

Pipe Ring Notched Tension Specimen, Single Edge Notch Tension specimen, Digital Image Correlation, Stress Intensity Factor, J-Integral, Fracture Mechanics, Pipeline