IWM VERB – az első magyar nyelvű törésmechanikai szoftver Lenkeyné Biró Gyöngyvér, Ludvik Hodulak, Igor Varfolomeyev
Bay Zoltán Alkalmazott Kutatási Alapítvány Logisztikai és Gyártástechnikai Intézet
BAY-LOGI
Vázlat ¾ Repedésszerű hibák értékelési módszerei ¾ Európai törekvések (SINTAP és FITNET projektek) ¾ A SINTAP eljárás ¾ A VERB szoftver rövid bemutatása
Bay Zoltán Alkalmazott Kutatási Alapítvány Logisztikai és Gyártástechnikai Intézet
BAY-LOGI
Repedésszerű hibák értékelési módszerei ¾ Egykritériumos módszerek: – KI, JI, CTOD alapján – csak egyféle tönkremenetelt vesznek figyelembe – általában konzervatív értékelés.
¾ Kétkritériumos módszerek: – Kétféle lehetséges tönkremenetelt vesz figyelembe (törés és képlékeny összeomlás), – Hibaértékelo határdiagramon alapul, – Kevésbé konzervatív, illetve különbözo mértéku konzervativizmus érvényesítheto. Bay Zoltán Alkalmazott Kutatási Alapítvány Logisztikai és Gyártástechnikai Intézet
BAY-LOGI
Hibaértékelés kétkritériumos módszerekkel Hibaértékelő határdiagramon alapuló módszerek: – 1975-ben Dowling és Townley publikációja – 1976-ban R6 módszer kidolgozása (Harrison, Milne, Loosemore) Central Electricity Generating Board UK
→ szabványokban (BS PD6493, R6, API, ASME Code Case, stb.) → R6 módszer továbbfejlesztése: ∗ R2 – váltakozó terhelésű szerkezetek integritása, ∗ R3 – értékelő eljárás külső nyomás és ütközés hatására bekövetkező károsodás esetére, ∗ R4 – a nukleáris erőművek integritása szeizmikus terhelés esetén, ∗ R5 – növelt hőmérsékleten üzemelő szerkezetekben lévő hibák értékelése
Bay Zoltán Alkalmazott Kutatási Alapítvány Logisztikai és Gyártástechnikai Intézet
BAY-LOGI
Ipar igényei ¾ Több mint 10-féle értékelő eljárás létezik világszerte - melyiket használjuk? ¾ Egyre szélesebb körben alkalmaznak ilyen eljárásokat a különböző iparágakban ¾ A tervezési filozófiák változása - képlékeny alakváltozás is megengedhető (határállapotra történő tervezés) ¾ Csökkenő konzervativizmus iránti igény nő (biztonság - milyen áron?) ¾ Üzemelő berendezések élettartam-hosszabbítása - nemcsak gazdasági, hanem műszaki kérdés is Bay Zoltán Alkalmazott Kutatási Alapítvány Logisztikai és Gyártástechnikai Intézet
BAY-LOGI
Gyakorlati alkalmazási lehetőségek bővülése ¾ Tervezési fázisban ¾ Anyagválasztáshoz ¾ Technológia választáshoz ¾ Minőségellenőrzés és felülvizsgálatok tervezéséhez ¾ Üzemelő szerkezetek, berendezések biztonságának értékeléséhez
Bay Zoltán Alkalmazott Kutatási Alapítvány Logisztikai és Gyártástechnikai Intézet
BAY-LOGI
Európai törekvések ¾ SINTAP projekt: – Structural Integrity Assessment Procedure for European Industry (Brite Euram projekt) – 1996-1999
– Fő célkitűzés: • az ipari gyakorlatban alkalmazható, egységes hibaértékelő eljárás kidolgozása, amely számos európai iparágban alkalmazható
¾ FITNET network projekt: – 2002-2006 – SINTAP projekt eredményeinek továbbfejlesztése, átfogó európai szabványajánlás kidolgozása
Bay Zoltán Alkalmazott Kutatási Alapítvány Logisztikai és Gyártástechnikai Intézet
BAY-LOGI
SINTAP eljárás ¾ tényleges vagy lehetséges (pl. kimutatható hibaméret alatti) repedésszerű hibát tartalmazó szerkezetek ill. szerkezeti elemek értékelése (statikus terhelés esetén) ¾ tönkremenetel módja: törés (repedésterjedéssel) vagy képlékeny összeomlás ¾ különböző szintű elemzések lehetősége, a rendelkezésre álló adatoktól függően ¾ különböző mértékű “konzervativizmus” érvényesítésének lehetősége ¾ R6 módszeren alapul Bay Zoltán Alkalmazott Kutatási Alapítvány Logisztikai és Gyártástechnikai Intézet
BAY-LOGI
Hibaértékelő határdiagramok elve ¾ potenciális károsodási mechanizmus két véglet közé esik: – törés repedésterjedéssel (rideg - vagy szívós) – képlékeny összeomlás (képlékeny instabilitás)
¾ két paraméter: – törésre vonatkozó: (K: KI v. KJ – képl. korrekció)
Kr =
K K anyag
– képlékeny összeomlásra vonatkozó: Q Q - terhelés (húzás, nyomás, hajlítás) Lr = Q L (σ y ) Q (σ ) - terhelés határértéke L y Bay Zoltán Alkalmazott Kutatási Alapítvány Logisztikai és Gyártástechnikai Intézet
BAY-LOGI
Az R6 hibaértékelő diagram Határgörbe
1
Kr
Y nem biztonságos
X
- X - üzemi terhelés - Y - határterhelés
biztonságos
Lr
0
L r max =
σ flow σy
1
Lrmax
- alakítási keményedés figyelembe vétele
• biztonsági tényező definiálható Bay Zoltán Alkalmazott Kutatási Alapítvány Logisztikai és Gyártástechnikai Intézet
BAY-LOGI
Törés jellegének megállapítása
Bay Zoltán Alkalmazott Kutatási Alapítvány Logisztikai és Gyártástechnikai Intézet
BAY-LOGI
Paraméterek hatása
Bay Zoltán Alkalmazott Kutatási Alapítvány Logisztikai és Gyártástechnikai Intézet
BAY-LOGI
Üzemelésre való alkalmasság értékelése hibaértékelő diagram segítségével Hiba méret Törési szívósság meghatározása Kanyag
Feszültség analízis KI számítása
K
r
=
K K
Hiba méret Feszültség analízis
I
anyag
Folyáshatár meghatározása σy
Határgörbe
1
Kr
Jellemző feszültség számítása, σjell
nem biztonságos
értékelési
pont biztonságos
0
Lr
1
Lrmax L
r
=
σ
je ll
σ
Bay Zoltán Alkalmazott Kutatási Alapítvány Logisztikai és Gyártástechnikai Intézet
y
BAY-LOGI
Elemzési szintek Elemzési szint
Szükséges adatok
Mikor alkalmazandó
Alap szint Folyáshatár
Nincs más adat Standard szint
1. alap szint
Folyáshatár és szakítószilárdság
Gyors eredmény szükséges. A kötéseknél a tulajdonságokban 10%ban kisebb eltérés (mismatch)
2. "Mismatch"
Folyáshatár és szakítószilárdság. "Mismatch"-ra vonatkozó határterhelések
Az alap- és varratanyag közti szilárdság-eltérés megengedett és nagyobb a folyáshatár 10%-ánál.
3. Valódi fesz.- alakv. görbe
Teljes valódi fesz.alakváltozás görbe adott
Pontosabb és kevésbé konzervatív elemzés, mint 1. és 2. Hegesztett kötés "mismatch"-ot tartalmazza.
Bay Zoltán Alkalmazott Kutatási Alapítvány Logisztikai és Gyártástechnikai Intézet
BAY-LOGI
FITNET projekt ¾ Cím: Európai hálózat az üzemelésre való alkalmasságra (European Fitness for Service Network) - FITNET network
¾ Támogató: EU 5. KP - GRWOTH ¾ Partnerek: GKSS (Németo.), JRC (Holandia), VTT (Finno.), TWI (UK), Uni. Cantabria (Spanyolo.) CESI (Olaszo.), Corus (UK), Caterpillar (Franciao.), British Energy (UK), Shell (Hollandia), Alstom (UK), FhG/IWM (Németo.), UMFS (Szlovénia), Advantica (UK), CR FIAT (Olaszo.), CEIT (Spanyolo.), FORCE (Dánia), Rolls Royce (UK), Bay-Logi (H), stb…. (30 partner)
Bay Zoltán Alkalmazott Kutatási Alapítvány Logisztikai és Gyártástechnikai Intézet
BAY-LOGI
VERB szoftver
IWM – Institut für Werkstoffmechanik, Freiburg
Bay Zoltán Alkalmazott Kutatási Alapítvány Logisztikai és Gyártástechnikai Intézet
BAY-LOGI
Elemzési lehetőségek ¾ Két paraméteres hibaértékelés (R6 módszer) – törés ill. képlékeny összeomlás: – SINTAP eljáráson alapul.
¾ Kritikus paraméterek (terhelés, repedésméret) számítása: – Repedésindulás vagy instabilitás )szívós törés esetén) alapján.
¾ Paraméter-analízis ¾ Fáradásos repedésterjedés (LEFM) ¾ Nyomástartó berendezéseknél átmenő repedések szivárgási területének számítása. Bay Zoltán Alkalmazott Kutatási Alapítvány Logisztikai és Gyártástechnikai Intézet
BAY-LOGI
Repedés modellek Repedéssel rendelkező szerkezeti elemek: ¾ Húzott lemez repedéssel ¾ Lemez vastagság-menti feszültség-gradienssel, repedésselPlate With Stress Gradient Over Thickness With Crack ¾ Henger belső nyomással, axiális repedéssel ¾ Henger falvastagság-menti feszültség-gradienssel, axiális repedéssel ¾ Henger belső nyomással, kerületi repedéssel ¾ Henger axiális feszültséggel, kerületi repedéssel ¾ Henger falvastagság-menti feszültség-gradienssel kerületi repedéssel ¾ Henger belső nyomással és hajlítással, kerületi repedéssel ¾ Gömbhéj belső nyomással, repedéssel ¾ Szerkezeti elemek furatból induló repedéssel ¾ Szerkezeti elemek eltérő anyagtulajdonságokkal (mismatch)
Repedés típusok: ¾ ¾ ¾ ¾
Átmenő repedés Kiterjedt felületi repedés (belső vagy külső felületen) Fél-elliptikus felületi repedés (belső vagy külső felületen) Rejtett elliptikus repedés (központi)
Bay Zoltán Alkalmazott Kutatási Alapítvány Logisztikai és Gyártástechnikai Intézet
BAY-LOGI
Hibaértékelés - példa
2
L
R
Ri t
t
b
2
a
a
t
p
2c Ri
Bay Zoltán Alkalmazott Kutatási Alapítvány Logisztikai és Gyártástechnikai Intézet
BAY-LOGI
Értékelési pont meghatározása
Bay Zoltán Alkalmazott Kutatási Alapítvány Logisztikai és Gyártástechnikai Intézet
BAY-LOGI
Paraméter-analízis ‘a’-ra
Bay Zoltán Alkalmazott Kutatási Alapítvány Logisztikai és Gyártástechnikai Intézet
BAY-LOGI
Kritikus terhelés számítása
Crack Depth a [mm] 5.0
Lr 1.013
Initiation Pressure [MPa] 6.93
Bay Zoltán Alkalmazott Kutatási Alapítvány Logisztikai és Gyártástechnikai Intézet
BAY-LOGI
Kritikus terhelés – nem határozott folyású anyag esetén
Crack Depth a [mm] 5.0
Lr 1.068
Initiation Pressure [MPa] 15.41
Bay Zoltán Alkalmazott Kutatási Alapítvány Logisztikai és Gyártástechnikai Intézet
BAY-LOGI
Kritikus terhelés számítása – paraméter-analízissel
Bay Zoltán Alkalmazott Kutatási Alapítvány Logisztikai és Gyártástechnikai Intézet
BAY-LOGI
Fáradásos repedésterjedés számítása
Bay Zoltán Alkalmazott Kutatási Alapítvány Logisztikai és Gyártástechnikai Intézet
BAY-LOGI
Maradó feszültségek
Maradó feszültség nélkül 300 MPa maradó feszültséggel
Bay Zoltán Alkalmazott Kutatási Alapítvány Logisztikai és Gyártástechnikai Intézet
BAY-LOGI
További lehetőségek ¾ Valódi feszültség-nyúlás görbe alkalmazása ¾ Szilárdsági eltérés (mismatch) figyelembe vétele ¾ Lyukadás területének számítása
Bay Zoltán Alkalmazott Kutatási Alapítvány Logisztikai és Gyártástechnikai Intézet
BAY-LOGI
A VERB magyar verziója néhány napon belül elkészül!
Bay Zoltán Alkalmazott Kutatási Alapítvány Logisztikai és Gyártástechnikai Intézet
BAY-LOGI
