- Tytuł:
-
Effect of the hole size and the open area value on the effective Youngs modulus of perforated sheets with a right pattern of cylindrical holes
Wpływ wielkości otworu i prześwitu na efektywny moduł Younga blach perforowanych z prostym układem otworów cylindrycznych - Autorzy:
-
Kuczek, Łukasz
Muzykiewicz, Wacław
Mroczkowski, Marcin - Powiązania:
- https://bibliotekanauki.pl/articles/27312127.pdf
- Data publikacji:
- 2023
- Wydawca:
- Polska Akademia Nauk. Czasopisma i Monografie PAN
- Tematy:
-
blacha perforowana
moduł Younga
metoda elementów skończonych
MES
opis matematyczny
symulacja komputerowa
otwór cylindryczny
computer simulation
Young’s modulus
finite element method
FEM
mathematical formula
perforated sheet
cylindrical hole - Opis:
-
Perforated sheets are materials which - maintaining good mechanical properties - are characterized by reduced mass in comparison to full sheets. Their elastic properties are important features that are considered in the context of these materials’ design applications. Compared to full sheets, they are characterized by reduced mass while simultaneously preserving good strength properties. This article presents an experimental and numerical analysis of the effect of key parameters of the hole mesh (open area, hole diameter and orientation relative to the direction of greatest hole concentration) in association with the type of material and sheet thickness t on the value of the effective Young’s modulus of perforated sheet. A significant influence of open area (the share of holes in the sheet, as a percentage) and orientation angle was determined. On the basis of experimental results and computer simulations, a mathematical dependency allowing for calculation of this parameter’s value was proposed. The average deviation of calculated values from experimental is less than 4%.
Przedstawiona praca związana jest z numeryczną oraz doświadczalną analizą właściwości sprężystych blachy perforowanej z prostym układem otworów cylindrycznych. Zmiennymi były: rodzaj materiału bazowego (materiały o różnej wartości modułu Younga), grubość materiału, średnica otworu oraz skok (odległość między środkami sąsiednich otworów w kierunku ich najgęstszego upakowania) - przy zachowaniu stałej wartości średnicy otworu oraz wielkość otworu dla ustalonego skoku. W każdym z rozważanych wariantów, kierunki najgęstszego upakowania otworów perforacji były zgodne z kierunkiem walcowania blachy i poprzecznym. Analizę numeryczną przeprowadzono w zakresie wartości prześwitu P od 0 do 0,785. Wartość P = 0,785 została określona dla granicznego przypadku skoku, równego średnicy otworu, dla którego krawędzie otworów stykają się ze sobą. W konsekwencji, nie jest możliwe wykonanie blachy o takiej perforacji oraz niemożliwe jest określenie właściwości dla takiego materiału. Materiałami, jakie zastosowano w badaniach numerycznych, były: aluminium 1050A (E = 69 GPa), miedź M1E (E = 120 GPa), stal S355JR (E = 210 GPa). Pozwoliło to na określenie zależności efektywnego modułu Younga E’ od rodzaju materiału i modułu sprężystości podłużnej blachy macierzystej (pełnej). Badania doświadczalne przeprowadzono dla czterech wybranych prześwitów, w zależności od średnicy otworu. W przybliżeniu, wynosiły one, odpowiednio: 40,05%, 34,89%, 19,63%, 3,14% dla średnicy otworu równego 10 mm; oraz 34,89%, 19,63%, 3,14%, 0,35% dla d = 2 mm. Materiałem blachy był stop aluminium EN AW-1050A w stanie H14. W obu przypadkach analiz (numeryczna, doświadczalna) określano wartość efektywnego modułu Younga dla analizowanych zmiennych w funkcji orientacji próbki φ(0, 45, 90°) względem kierunku najgęstszego upakowania otworów, połączonego z kierunkiem walcowania (φ = 0°). Na podstawie badań określono rozkłady efektywnego modułu Younga w płaszczyźnie blachy. Wyznaczono również względne wartości E’ (E’/E), które to pozwalają na uniezależnienie wyników od rodzaju zastosowanej blachy (jej właściwości). - Źródło:
-
Archives of Civil Engineering; 2023, 69, 2; 211--226
1230-2945 - Pojawia się w:
- Archives of Civil Engineering
- Dostawca treści:
- Biblioteka Nauki
Artykuł