Title
Оdređivanje otpornosti prema lomu materijala cevovoda ispitivanjem nove epruvete oblika prstena izložene zatezanju
Creator
Trajković, Isaak, 1996-
CONOR:
34950503
Copyright date
2024
Object Links
Select license
Autorstvo-Nekomercijalno 3.0 Srbija (CC BY-NC 3.0)
License description
Dozvoljavate umnožavanje, distribuciju i javno saopštavanje dela, i prerade, ako se navede ime autora na način odredjen od strane autora ili davaoca licence. Ova licenca ne dozvoljava komercijalnu upotrebu dela. Osnovni opis Licence: http://creativecommons.org/licenses/by-nc/3.0/rs/deed.sr_LATN Sadržaj ugovora u celini: http://creativecommons.org/licenses/by-nc/3.0/rs/legalcode.sr-Latn
Language
Serbian
Cobiss-ID
Theses Type
Doktorska disertacija
description
Datum odbrane: 27.09.2024.
Other responsibilities
Academic Expertise
Tehničko-tehnološke nauke
University
Univerzitet u Beogradu
Faculty
Tehnološko-metalurški fakultet
Alternative title
Determination of fracture resistance of pipeline materials by examination of the new ring-shaped specimen exposed to tension
Publisher
[I. Trajković]
Format
157 str.
description
Tehnolobko inženjerstvo - Inženjerstvo materijala / Technological Engineering - Materials Engineering
Abstract (sr)
Cilj ove disertacije je razvoj metode za određivanje otpornosti prema lomu i obte enju materijala
cevovoda, pre svega namenjene ispitivanju tankozidnih cevi za koje ne postoje standardne
procedure za ispitivanje. U ovom radu je prikazan pregled trenutnog stanja istra~ivanja iz ove
oblasti, sa posebnim naglaskom na razvoj nestandardnih epruveta, tehnika i pomo nih alata za
ispitivanje mehanike loma cilindri nih struktura. Takođe, opisana su dosadabnja istra~ivanja
sprovedena primenom eksperimentalnih i numeri kih metoda. U eksperimentalnom delu
istra~ivanja, prikazani su rezultati dobijeni ispitivanjem novih epruveta tipa PRNT (Pipe Ring
Notched 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). Epruvete
od plasti nih materijala izrađene su tehnikama aditivne proizvodnje: FDM (Fused Deposition
Modeling) za PLA materijal i SLS (Selective Laser Sintering) za PA12 materijal, dok su epruvete
od metala izrađene na CNC laserskoj mabini i erozimatu. Sve epruvete ispitane su na univerzalnoj
mabini za ispitivanje materijala Shimadzu AGS-X 100 kN korib enjem alata specijalno
projektovanog za geometriju epruveta oblika prstena, kao bto je PRNT. Rad mabine za ispitivanje
materijala pratio je rad Aramis 2M sistema za opti ka merenja polja pomeranja i deformacija koje
se javljaju usled delovanja sila u pravcu zatezanja epruveta. Sistem Aramis 2M bazira se na metodi
digitalne korelacije slika (DIC – Digital Image Correlation), bto je omogu ilo precizno merenje
parametara ije su vrednosti zasnovane na trodimenzionalnom kretanju jednog segmenta.
Zahvaljuju i eksperimentalnim ispitivanjima doblo se do uvodnih parametara za numeri ka
ispitivanja koja su sprovedena na modelima PRNT i SENT a to su sila, pomeranje, CMOD (Crack
Mouth Opening Displacement) i CTOD-δ5 (Crack Tip Opening Displacement). Numeri kim
putem, primenom metode kona nih elemenata na navedene dve geometrije pri razli itim
dimenzijama doblo se do vrednosti parametara mehanike loma (J-integral, KI - faktor intenziteta
napona) iji je uporedni prikaz dat u ovom radu. Formirani su dijagrami zavisnosti odnosa
parametra 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 i
SENT. Dobijene vrednosti rezultata merenja i prora una, kao i ponovljivost postupka, daju
zna ajne dokaze da je razvijena metoda pogodna za primenu na tankozidnim cilindri nim
geometrijama. Na osnovu navedenog mo~e se zaklju iti da postupak ispitivanja PRNT epruveta
ima potencijal za korib enje kao nestandardna metoda za ispitivanje tankozidnih cevi.
Abstract (en)
The goal of this dissertation is the development of a method for determining the resistance to
fracture and damage of pipeline materials, primarily intended for the testing of thin-walled pipes
for which there are no standard testing procedures. This dissertation contains an overview of the
current state of research in this area, with special emphasis on the development of non-standard
test specimens, techniques and auxiliary tools for testing the fracture mechanics of cylindrical
structures. Also, previous research conducted using experimental and numerical methods is
described. In the experimental part of the research, the results obtained by testing new test
specimens of the PRNT (Pipe Ring Notched Tension) type and SENT (Single Edge Notched
Tension) type made of polymer materials (PLA - polylactide acid and PA12 - polyamide) and
metal materials (steel P235TR1 and P235GH) are presented). Test specimens made of plastic
materials are made using additive manufacturing techniques such as FDM (Fused Deposition
Modeling) for PLA material and SLS (Selective Laser Sintering) for PA12 material, while metallic
specimens are made on a CNC laser machine and erosimat. All specimens were tested on a
Shimadzu AGS-X 100 kN universal material testing machine using a tool specially designed for
ring-shaped specimen geometry, such as the PRNT. The operation of the material testing machine
was accompanied by the operation of the Aramis 2M system for optical measurements of
displacement fields and deformations that occur due to the action of forces in the direction of the
tensile 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 threedimensional
movement of one segment. Thanks to the experimental tests, the initial parameters
for 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 Tip
Opening Displacement). Numerically, using the finite element method, the values of the
parameters of the fracture mechanics (J-integral, KI - stress intensity factor) were obtained for the
mentioned two geometries with different dimensions, the comparative presentation of which is
given in this paper. Diagrams of the dependence of the ratio of the KI parameter for PRNT and
SENT models for different test specimen geometries and initial damage were formed. Values of
the parameter ·pl were obtained numerically for different dimensions of the PRNT and SENT
models. The obtained values of the measurement and calculation results, as well as the
repeatability of the procedure, provide significant evidence that the developed method is suitable
for application on thin-walled cylindrical geometries. Based on the above, it can be concluded that
the test procedure of PRNT test tubes has the potential to be used as a non-standard method for
testing thin-walled pipes.
Authors Key words
epruvete oblika prstena izložene zatezanju, ravna epruveta za zatezanje sa ivi nom
prslinom, digitalna korelacija slika, faktor intenziteta napona, J-integral, mehanika loma, cevovod
Classification
621.643:539.412(043.3)
Type
Tekst
Abstract (sr)
Cilj ove disertacije je razvoj metode za određivanje otpornosti prema lomu i obte enju materijala
cevovoda, pre svega namenjene ispitivanju tankozidnih cevi za koje ne postoje standardne
procedure za ispitivanje. U ovom radu je prikazan pregled trenutnog stanja istra~ivanja iz ove
oblasti, sa posebnim naglaskom na razvoj nestandardnih epruveta, tehnika i pomo nih alata za
ispitivanje mehanike loma cilindri nih struktura. Takođe, opisana su dosadabnja istra~ivanja
sprovedena primenom eksperimentalnih i numeri kih metoda. U eksperimentalnom delu
istra~ivanja, prikazani su rezultati dobijeni ispitivanjem novih epruveta tipa PRNT (Pipe Ring
Notched 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). Epruvete
od plasti nih materijala izrađene su tehnikama aditivne proizvodnje: FDM (Fused Deposition
Modeling) za PLA materijal i SLS (Selective Laser Sintering) za PA12 materijal, dok su epruvete
od metala izrađene na CNC laserskoj mabini i erozimatu. Sve epruvete ispitane su na univerzalnoj
mabini za ispitivanje materijala Shimadzu AGS-X 100 kN korib enjem alata specijalno
projektovanog za geometriju epruveta oblika prstena, kao bto je PRNT. Rad mabine za ispitivanje
materijala pratio je rad Aramis 2M sistema za opti ka merenja polja pomeranja i deformacija koje
se javljaju usled delovanja sila u pravcu zatezanja epruveta. Sistem Aramis 2M bazira se na metodi
digitalne korelacije slika (DIC – Digital Image Correlation), bto je omogu ilo precizno merenje
parametara ije su vrednosti zasnovane na trodimenzionalnom kretanju jednog segmenta.
Zahvaljuju i eksperimentalnim ispitivanjima doblo se do uvodnih parametara za numeri ka
ispitivanja koja su sprovedena na modelima PRNT i SENT a to su sila, pomeranje, CMOD (Crack
Mouth Opening Displacement) i CTOD-δ5 (Crack Tip Opening Displacement). Numeri kim
putem, primenom metode kona nih elemenata na navedene dve geometrije pri razli itim
dimenzijama doblo se do vrednosti parametara mehanike loma (J-integral, KI - faktor intenziteta
napona) iji je uporedni prikaz dat u ovom radu. Formirani su dijagrami zavisnosti odnosa
parametra 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 i
SENT. Dobijene vrednosti rezultata merenja i prora una, kao i ponovljivost postupka, daju
zna ajne dokaze da je razvijena metoda pogodna za primenu na tankozidnim cilindri nim
geometrijama. Na osnovu navedenog mo~e se zaklju iti da postupak ispitivanja PRNT epruveta
ima potencijal za korib enje kao nestandardna metoda za ispitivanje tankozidnih cevi.
“Data exchange” service offers individual users metadata transfer in several different formats. Citation formats are offered for transfers in texts as for the transfer into internet pages. Citation formats include permanent links that guarantee access to cited sources. For use are commonly structured metadata schemes : Dublin Core xml and ETUB-MS xml, local adaptation of international ETD-MS scheme intended for use in academic documents.
