Knowledge base: Warsaw University of Technology

Settings and your account

Back

Numerical simulation of penetration method using spherical and conical indenter

Adam Franciszek Czech

Abstract

The aim of this thesis was to analyse results of using conical and spherical indenter in penetration method. Residual stresses may appear as a result of forming, heat treatment or overloading the element. They exist regardless of load applied to the material. Therefore, they are not possible to be calculated by analytical methods. Penetration method uses an indenter in order to create an mark in the specimen. Next, the indentation is measured and on this basis stresses in the material may be evaluated. In this thesis FEM method was used to simulate behaviour of indentation made by both types of indenters. Firstly, a model of Hertz’s problem was modelled in order to verify results of numerical simulations against analytical solutions. Next, the problem of pressing spherical indenter into surface was analysed a number of times. Elastic-plastic material model has been assigned to specimen. Various configurations of forces and residual stresses were tested. Relationships between geometry of mark and applied stresses were concluded. Similar analysis were conducted using conical indenter. Finally, differences between results with spherical and conical indenter were concluded.
Diploma type
Engineer's / Bachelor of Science
Diploma type
Engineer's thesis
Author
Adam Franciszek Czech (FPAE) Adam Franciszek Czech,, Faculty of Power and Aeronautical Engineering (FPAE)
Title in Polish
Symulacja numeryczna metody penetratora z zastosowaniem wgłębnika kulistego i stoikowego
Supervisor
Grzegorz Krzesiński (FPAE/IAAM) Grzegorz Krzesiński,, The Institute of Aeronautics and Applied Mechanics (FPAE/IAAM)Faculty of Power and Aeronautical Engineering (FPAE)
Certifying unit
Faculty of Power and Aeronautical Engineering (FPAE)
Affiliation unit
The Institute of Aeronautics and Applied Mechanics (FPAE/IAAM)
Study subject / specialization
, Mechanika i Budowa Maszyn
Language
(pl) Polish
Status
Finished
Defense Date
23-09-2019
Issue date (year)
2019
Pages
117
Internal identifier
MEL; PD-5249
Reviewers
Grzegorz Krzesiński (FPAE/IAAM) Grzegorz Krzesiński,, The Institute of Aeronautics and Applied Mechanics (FPAE/IAAM)Faculty of Power and Aeronautical Engineering (FPAE) Adam Dacko (FPAE/IAAM) Adam Dacko,, The Institute of Aeronautics and Applied Mechanics (FPAE/IAAM)Faculty of Power and Aeronautical Engineering (FPAE)
Keywords in Polish
naprężenia własne, metoda penetratora, metoda elementów skończonych, plastyczność
Keywords in English
residual stress, penetration method, finite element method
Abstract in Polish
W pracy analizowano wpływ kształtu wgłębnika na wyniki uzyskiwane metodą penetratora w badaniu naprężeń własnych. Naprężenia własne występują w materiale niezależnie od obciążenia. Powstają między innymi podczas kształtowania, obróbki cieplej lub po przeciążeniu elementu. Jednym ze sposobów ich badania jest metoda penetratora. W metodzie penetratora używa się wgłębnika w celu pozostawienia odcisku na ciele. Następnie odcisk jest mierzony. Na podstawie wymiarów odcisku można wnioskować o naprężeniach w badanym ciele. W ramach pracy zbudowano modele numeryczne zagadnienia wciskania wgłębnika kulistego i stożkowego w półpłaszczyznę. Trudności przysporzyły nieliniowe zjawiska towarzyszące badanemu procesowi: kontakt, duże deformacje i praca materiału w zakresie plastycznym. Symulacje przeprowadzano wielokrotnie badając zagadnienie dla materiałów sprężystych i sprężysto-plastycznych, na modelach dwu i trójwymiarowych. W pierwszej kolejności sprawdzono zgodność wyników symulacji z analitycznymi rozwiązaniami. Następnie nadano półpłaszczyźnie model materiału sprężysto-plastyczny i przeanalizowano zasady tworzenia się odcisku. W końcu, wykonano serie symulacji w celu zbadania jak zmieni się odcisk po przyłożeniu różnych naprężeń własnych do badanego materiału. Wyniki porównano w tabelach i zobrazowano na wykresach. Udało się zaobserwować zależności, jak w miarę przykładania ściskających naprężeń wysokość i promień wypływu rosną, a głębokość odcisku maleje. Podobnie, dla wgłębnika stożkowego zbudowano modele MES. Przeanalizowano kontakt z ciałem sprężysto-plastycznym i reakcję odcisku na przykładanie naprężeń własnych. Na koniec porównano wyniki osiągane przy użyciu kulistego i stożkowego wgłębnika.
File
  • File: 1
    Adam_Czech_praca_inżynierska.pdf
Request a WCAG compliant version
Local fields
Identyfikator pracy APD: 35657

Uniform Resource Identifier
https://repo.pw.edu.pl/info/bachelor/WUT36df08095c0d470183ad938cb5d99a4e/
URN
urn:pw-repo:WUT36df08095c0d470183ad938cb5d99a4e

Confirmation
Are you sure?
Report incorrect data on this page