Package for Machine Design

Finite Element Analysis in Structural Mechanics

Uživatelské nástroje

Nástroje pro tento web


cs:ref:d:2

Bínův model

Celková deformace v procentech v čase $t$ pro zadané napětí $\sigma$ a teplotu $T$ je vyjádřena vztahem $$\varepsilon_\text{tot}(t|\sigma,T) = \varepsilon_0\left(\frac{\varepsilon_m}{\varepsilon_0}\right)^{g(\pi)},$$ kde $\varepsilon_0$ je počáteční deformace, $\varepsilon_m$ je mezní deformace a $g(\pi)$ je funkce zpevnění.

Hodnota počáteční deformace je dána v závislosti na materiálu vztahy:

  1. typ 2a) \begin{align} \varepsilon_0 &= 100\frac{\sigma}{E(T)}\\ E(T) &= E_1+E_2\exp\left(-\frac{E_3}{T}\right) \end{align}
  2. typ 2b) \begin{align} \varepsilon_0 &= 100\frac{\sigma}{E(T)}\left[A\tanh(B\sigma)\exp\left(\frac{Q}{T^n}\right)\right]\\ E(T) &= E_1+E_2\exp\left(-\frac{E_3}{T}\right) \end{align}
  3. typ 2c) \begin{align} \varepsilon_0 &= 100\frac{\sigma}{E(T)}\left[A\left(\frac{\sigma}{\sigma_m(T)}\right)^{m(T)}\exp\left(\frac{Q}{T^n}\right)\right]\\ E(T) &= E_1+E_2\exp\left(-\frac{E_3}{T}\right)\\ \sigma_m(T) &= B_1+B_2\exp\left(\frac{B_3}{T}\right)\\ m(T) &= N_1+N_2T+N_3T^2+N_4T^3+N_5T^4 \end{align}

Mezní deformace je definována vztahem $$\varepsilon_m = \exp\left\{M_1+M_2\tanh\left[\frac{\ln(t_r)-M_3-M_4T}{M_5}\right]\right\}+100\frac{\sigma}{E(T)}.$$

Doba do lomu $t_r$ se stanoví pomocí vztahu $$\log(t_r) = A_1+A_2\log\left|\frac{1}{T}-\frac{1}{A_5}\right|+A_3\log\left|\frac{1}{T}-\frac{1}{A_5}\right|\log\left[\sinh(A_6\sigma T)\right]+A_4\log\left[\sinh(A_6\sigma T)\right].$$

Funkce zpevnění $g(\pi)$ je pak dána výrazem $$g(\pi) = \pi^N\left[\frac{1+\exp\left(-2\pi^{K(T)}\right)}{1+\exp(-2)}\right]^M,$$ kde $\pi$ je poškození definované jako $\pi=t/t_r,$ $N$ a $M$ jsou materiálové konstanty a parametr $K$ je definován pomocí konstant $K_1$ a $K_2$ vztahem $$K(T)=\exp\left(K_1+\frac{K_2}{T}\right).$$

Materiálové konstanty $E_1$ až $E_3,$ $A,$ $B,$ $Q,$ $n,$ $B_1$ až $B_3,$ $N_1$ až $N_5,$ $A_1$ až $A_6,$ $M_1$ až $M_5,$ $N,$ $M,$ $K_1$ a $K_2$ se zadávají v samostatných vstupních souborech, viz dále.

Vstupní veličiny

Bínův model se aktivuje zadáním $\mathtt{KCRP}=pqr$ v souboru name.iP, kde:

  • první číslice (pozice stovek) je $p=2$
  • druhá číslice (pozice desítek) $q\in\{1,2,3\}$ udává způsob výpočtu počáteční deformace
    1. typ 2a)
    2. typ 2b)
    3. typ 2c)
  • třetí číslice (pozice jednotek) $r\in\{1,2,3,4\}$ udává způsob přechodu mezi křivkami tečení
    1. teorie Strain Hardening
    2. teorie Time Hardening
    3. teorie Life Fraction Rule
    4. teorie Strain Fraction Rule

Všechny použité materiály je nutné přiřadit prvkům pomocí souboru name.DAT. Soubory s materiálovými parametry mají následující strukturu:

* * Komentář *

POCATECNI DEFORMACE $E_1$ $E_2$ $E_3$

PEVNOST PRI TECENI $A_1$ $A_2$ $A_3$ $A_4$ $A_5$ $A_6$

2B) $A$ $Q$ $B$ $n$

2C) $A$ $Q$ $n$ $B_1$ $B_2$ $B_3$ $N_1$ $N_2$ $N_3$ $N_4$ $N_5$

MEZNA DEFORMACE $M_1$ $M_2$ $M_3$ $M_4$ $M_5$

FUNKCE ZPEVNENI $N$ $M$ $K_1$ $K_2$

  • Počet řádků úvodního komentáře není omezen.
  • Před každým blokem musí být prázdný řádek.
  • Blok POCATECNI DEFORMACE obsahuje konstanty pro výpočet počáteční deformace.
  • Blok 2B) obsahuje další konstanty pro výpočet počáteční deformace; je-li $k_B\in\{1,3\},$ blok se úplně vynechá.
  • Blok 2C) obsahuje další konstanty pro výpočet počáteční deformace; je-li $k_B\in\{1,2\},$ blok se úplně vynechá.
  • Blok PEVNOST PRI TECENI obsahuje konstanty pro výpočet doby do lomu.
  • Blok MEZNA DEFORMACE obsahuje konstanty pro výpočet mezní deformace.
  • Blok FUNKCE ZPEVNENI obsahuje konstanty pro výpočet funkce poškození.
Poznámka
Program kontroluje podle zadaných hodnot $k_B,$ zda soubor materiálových parametrů obsahuje – nebo naopak neobsahuje – bloky 2B) a 2C). Tím je vyloučena případná chyba v klíči $\mathtt{KCRP}$ v souboru name.iP nebo na řádku material v souboru name.DAT.

Příklad

V creepové úloze je použit jen jeden materiál s $k_B=1.$

name.iP
; KREST NLC NCYC KMOD KCRP KLARG KCNT
IP  1    11   1    0   213   0     0  3*0  11*2
RP 10*0 0 1 100 1000 10000 30000 80000 120000 160000 200000 250000
EN
EN
name.DAT
number 1
mat.dat

Příklad

V creepové úloze jsou uvažovány 3 materiály. Nechť pro materiál s pořadovým číslem 1 je $k_B=3,$ materiál s pořadovým číslem 2 je $k_B=2$ a materiál s pořadovým číslem 3 je $k_B=1.$

name.iP
; KREST NLC NCYC KMOD KCRP KLARG KCNT
IP  1    11   1    0   233   0     0  3*0  11*2
RP 10*0 0 1 100 1000 10000 30000 80000 120000 160000 200000 250000
EN
EN
name.DAT
number 3
mat1.dat
mat2.dat
mat3.dat
material 2 2 8
10 13 14:15 17:20
material 3 1 37
12 21:30 35:60

Příklad

Soubor materiálových parametrů pro materiál s $k_B=1.$

15128_5.dat
************************************************************************
*
*          15128.5   Z-89-6013 CSN 1.3.1979, (470-900/2.5E5)
*
*
*            VELICINA                                ROZMER
*            ----------------------------------------------
*            Teplota                                 [K]
*            Napeti                                  [MPa]
*            Deformace pocatecni, mezna, creepova    [%]
*            Doba do lomu                            [h]
*            Rychlost creepove deformace             [%/h]
*
*     POCATECNI DEFORMACE  parametry  E(1) - E(3)
*     DOBA DO LOMU         parametry  A(1) - A(6)
*     MEZNA DEFORMACE      parametry  M(1) - M(5)
*     FUNKCE ZPEVNENI      parametry  N, M, K(1), K(2)
*
************************************************************************

POCATECNI DEFORMACE
  0.21425035E+6
 -0.45038419E+6
  0.19371094E+4

PEVNOST PRI TECENI
 -0.1840487E+2
 -0.5906108E+1
  0.7682633E+1
  0.2298323E+2
  0.6730000E+3
  0.4000000E-5

MEZNA DEFORMACE
  0.144927e+1
  0.0E+0
  0.0E+0
  0.0E+0
  1.0E+0

FUNKCE ZPEVNENI
  0.26069593E+0
 -0.80546546E+0
 -0.51082559E+0
  0.0
cs/ref/d/2.txt · Poslední úprava: 2023-08-28 08:34 autor: Petr Pařík