Numerička simulacija procesa deformiranja u mikrostrukturi sinteriranog čelika

završni rad

• Naslov (engleski): Numerical simulation of deformation processes in microstructure of sintered steel
• Autor: Benjamin Pavlović
• Mentor: Zdenko Tonković (mentor)
• Mentor: Boris Jalušić (komentor)
• Ustanova koja je dodijelila akademski / stručni stupanj: Sveučilište u Zagrebu; Fakultet strojarstva i brodogradnje; Zagreb
• Datum i država obrane: 2021-02-25, Hrvatska
• Znanstveno / umjetničko područje, polje i grana: TEHNIČKE ZNANOSTI; Strojarstvo; Precizno strojarstvo

Sažetak

U današnje vrijeme došlo je do učestale uporabe tehnologije sinteriranih materijala u sustavima prijenosa snage i gibanja. Sinterirani materijali pokazuju znatne prednosti u odnosu na klasičnu metalurgiju zbog nižih proizvodnih troškova, visoke iskoristivosti materijala, ekološke prihvatljivosti te smanjenja buke i vibracija, ali također zbog poroznosti sinteriranih materijala dolazi do koncentracije naprezanja na mikrorazini što pospješuje nastanak i razvoj oštećenja u materijalu.
U ovom radu je na temelju rezultata metalografske analize provedena numerička simulacija procesa deformiranja u mikrostrukturi sinteriranog čelika Astaloy Mo+0,2C za slučaj monotonog vlačnog opterećenja i elastičnog ponašanja materijala. Modelirani su uzorci s uvećanjem od 200x i 500x. Za svaki model su analizirane dvije varijante mikrostrukture materijala koje uključuju: model koji se sastoji od zrna ferita i bainita te pora i model koji se sastoji od homogenizirane matrice materijala i pora. Za matricu materijala je napravljena homogenizacija materijalnih svojstava ferita i bainita preko volumenskih (površinskih) udjela u modelu, dok su svojstva ferita i bainita preuzeta iz rezultata mikroindentacije (instrumentirana metoda utiskivanja). Za numeričku analizu korišten je programski paket Abaqus koji se temelji na metodi konačnih elemenata. Nakon numeričke analize dana je usporedba za homogeni i heterogeni slučaj modeliranja.
Rad je podijeljen na pet poglavlja. U prvom poglavlju, dan je uvod i opis metalurgije praha i procesa sinteriranja. U drugom poglavlju opisane su konstitutivne relacije međusobne ovisnosti naprezanja i deformacija. Treće poglavlje prikazuje linearno-elastično ponašanje materijala. Četvrto poglavlje bavi se detaljnom analizom numeričkog modela metodom konačnih elemenata uz prikaz korištenih konačnih elemenata. U petom poglavlju opisan je postupak numeričke analize uz rezultate i diskusiju.

Sažetak (engleski)

Nowadays, there is a frequent use of sintered material technologies in power and transmission systems. Sintered materials show significant advantages over classical metallurgy due to lower production costs, high material efficiency, low environmental impact and noise and vibration reduction, but also due to the high porosity of sintered materials there is a microlevel stress concentration which promotes the initiation and propagation of damage in the material.
In this paper, based on the results of metallographic analyses, a numerical simulation of the deformation process in the sintered steel Astaloy Mo + 0.2C microstructure was performed for the case of monotonic tensile load and elastic behaviour of the material. Samples with 200x and 500x magnifications have been modelled. For each model, two variants of the material microstructure were analysed which include: a model consisting of ferrite and bainite grains and pores and a model consisting of a homogenised material matrix and pores. For the material matrix, homogenization of the material properties of ferrite and bainite over the volume (surface) ratios in the model was carried, while the properties of ferrite and bainite were taken from the results of microindentation (instrumented indentation method). For numerical analysis, the Abaqus software package based on the finite element method was used. After numerical analyses, comparison of homogeneous and heterogeneous case is presented.
The thesis is divided into five chapters. In the first chapter, a brief introduction and description of powder metallurgy and sintering processes is given. The second chapter describes the constitutive relations of the interdependence of stress and strain. The third chapter shows the linear-elastic behaviour of the material. The fourth chapter deals with a detailed analysis of the numerical model by the finite element method with an overview of usedfinite elements. In the fifth chapter, the procedure of numerical analysis is described along with results and discussion.

• Ključne riječi: Abaqus; koncentracija naprezanja; metalografska analiza; metoda konačnih elemenata; modeliranje; mikrostruktura; numerička analiza; sinterirani čelik
• Ključne riječi (engleski): Abaqus; finite element method; metallographic analysis; modelling; microstructure; numerical analysis; sintered steel; stress concentration
• Jezik: hrvatski
• URN:NBN: urn:nbn:hr:235:734134
• Studijski program: Naziv: Strojarstvo; Vrsta studija: sveučilišni; Stupanj studija: preddiplomski; Akademski / stručni naziv: sveučilišni/a prvostupnik/ prvostupnica (baccalaureus/baccalaurea) inženjer/inženjerka strojarstva (univ. bacc. ing. mech.)
• Vrsta resursa: Tekst
• Način izrade datoteke: Izvorno digitalna
• Prava pristupa: Otvoreni pristup
• Datum i vrijeme pohrane: 2021-02-19 12:25:45