ЗАСТОСУВАННЯ МОДЕЛЕЙ СТРУКТУРИ ПОВЕРХОНЬ ПОДІЛУ В СТАЛЯХ ПІД ЧАС ОТРИМАННЯ ВИРОБІВ ІЗ ЗАДАНИМ ЖИТТЄВИМ ЦИКЛОМ
Проблематика. Розвиток цифрового машинобудування вимагає розробки і використання міждисциплінарних концепцій і моделей поведінки неоднорідних полікристалічних матеріалів у разі дії технологічних і експлуатаційних навантажень. У зв’язку із цим набуває важливого значення розроблення й використання під...
| Main Authors: | , , |
|---|---|
| Format: | Article |
| Language: | English |
| Published: |
Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute
2023-10-01
|
| Series: | KPI Science News |
| Subjects: | |
| Online Access: | http://scinews.kpi.ua/article/view/270358 |
| _version_ | 1797356649403383808 |
|---|---|
| author | Mykola Kuzin Viacheslav Kopylov Oleg Kuzin |
| author_facet | Mykola Kuzin Viacheslav Kopylov Oleg Kuzin |
| author_sort | Mykola Kuzin |
| collection | DOAJ |
| description | Проблематика. Розвиток цифрового машинобудування вимагає розробки і використання міждисциплінарних концепцій і моделей поведінки неоднорідних полікристалічних матеріалів у разі дії технологічних і експлуатаційних навантажень. У зв’язку із цим набуває важливого значення розроблення й використання підходів до моделювання та аналізу механічної поведінки граничних зон поділу виробів із врахуванням їх енергії. Розроблення таких підходів дозволяє вирішувати актуальну науково-технічну проблему – оптимізацію режимів технологічних обробок виробів із заданим життєвим циклом. Мета дослідження. Використання системних моделей структури сталей для розроблення обчислювальних схем та методів управління структурно-енергетичним станом поверхонь поділу структурних складових під час отримання виробів з підвищеними параметрами надійності з урахуванням умов їх експлуатації. Методика реалізації. Аналіз структури проводився з використанням концепції інваріантного моделювання, результатів металографічних і фактографічних досліджень, електронної мікроскопії. Виконано оцінювання структурно-енергетичного стану поверхонь поділу зерен після іонно-плазмового травлення зразків, проведено випробовування на зношування і ударний згин, здійснено системне комп’ютерне моделювання властивостей полікристалічних систем за допомогою відкритого пакета скінченно-елементного аналізу FEniCS на мові Python. Результати дослідження. Під час застосування енергетичного опису континуальних нелокальних середовищ встановлено, що залежно від кутів між границями у стиках зерен змінюється структурно-енергетичний стан цієї області та її здатність до утворення мікродефектів. За величини кутів у межах 140°–180° формуються зони з високою спроможністю до утворення міжзеренних пошкоджень і руйнування під дією навантаження. Показано, що інтенсивність зношування і міжзеренне руйнування в разі удару зростає залежно від кількості потрійних стиків, в яких границі суттєво різняться за рівнем енергії. Сталь 40Х (5135 Steel) є більш чутливою до утворення потрійних стиків з високим градієнтом енергії під час термічної обробки, ніж сталі, що містять нікель, молібден і кремній. Висновки. На основі ієрархічного моделювання будови полікристалів запропоновано нові підходи і створено алгоритм для визначення взаємозв’язків між структурою поверхонь поділу сталей і їх експлуатаційною надійністю. Розсіяні пошкодження утворюються на поверхнях поділу між потрійними стиками зерен з високим градієнтом енергії. Зменшення частки потрійних стиків, які суттєво різняться за величиною енергії під час проектування технологічних режимів процесів гартування і відпуску, дозволило на 48–53 % підвищити опір зношуванню покращуваних сталей. |
| first_indexed | 2024-03-08T14:29:43Z |
| format | Article |
| id | doaj.art-0f8c364f24a9465089fd02cfff87c10f |
| institution | Directory Open Access Journal |
| issn | 2617-5509 2663-7472 |
| language | English |
| last_indexed | 2024-03-08T14:29:43Z |
| publishDate | 2023-10-01 |
| publisher | Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute |
| record_format | Article |
| series | KPI Science News |
| spelling | doaj.art-0f8c364f24a9465089fd02cfff87c10f2024-01-12T12:04:31ZengIgor Sikorsky Kyiv Polytechnic InstituteKPI Science News2617-55092663-74722023-10-011351-2768110.20535/kpisn.2022.1-2.270358308449ЗАСТОСУВАННЯ МОДЕЛЕЙ СТРУКТУРИ ПОВЕРХОНЬ ПОДІЛУ В СТАЛЯХ ПІД ЧАС ОТРИМАННЯ ВИРОБІВ ІЗ ЗАДАНИМ ЖИТТЄВИМ ЦИКЛОМMykola Kuzin0https://orcid.org/0000-0002-6032-4598Viacheslav Kopylov1https://orcid.org/0000-0002-1789-3226Oleg Kuzin2https://orcid.org/0000-0003-3669-0237Національний університет «Львівська політехніка», Інститут механічної інженерії та транспорту, Кафедра залізничного транспортуНаціональний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»Національний технічний університет України "Київський Політехнічний Інститут імені Ігоря Сікорського", Навчально-науковий інститут матеріалознавства та зварювання ім. Є.О.Патона, Кафедра смарт технологій з’єднань та інженерії поверхніПроблематика. Розвиток цифрового машинобудування вимагає розробки і використання міждисциплінарних концепцій і моделей поведінки неоднорідних полікристалічних матеріалів у разі дії технологічних і експлуатаційних навантажень. У зв’язку із цим набуває важливого значення розроблення й використання підходів до моделювання та аналізу механічної поведінки граничних зон поділу виробів із врахуванням їх енергії. Розроблення таких підходів дозволяє вирішувати актуальну науково-технічну проблему – оптимізацію режимів технологічних обробок виробів із заданим життєвим циклом. Мета дослідження. Використання системних моделей структури сталей для розроблення обчислювальних схем та методів управління структурно-енергетичним станом поверхонь поділу структурних складових під час отримання виробів з підвищеними параметрами надійності з урахуванням умов їх експлуатації. Методика реалізації. Аналіз структури проводився з використанням концепції інваріантного моделювання, результатів металографічних і фактографічних досліджень, електронної мікроскопії. Виконано оцінювання структурно-енергетичного стану поверхонь поділу зерен після іонно-плазмового травлення зразків, проведено випробовування на зношування і ударний згин, здійснено системне комп’ютерне моделювання властивостей полікристалічних систем за допомогою відкритого пакета скінченно-елементного аналізу FEniCS на мові Python. Результати дослідження. Під час застосування енергетичного опису континуальних нелокальних середовищ встановлено, що залежно від кутів між границями у стиках зерен змінюється структурно-енергетичний стан цієї області та її здатність до утворення мікродефектів. За величини кутів у межах 140°–180° формуються зони з високою спроможністю до утворення міжзеренних пошкоджень і руйнування під дією навантаження. Показано, що інтенсивність зношування і міжзеренне руйнування в разі удару зростає залежно від кількості потрійних стиків, в яких границі суттєво різняться за рівнем енергії. Сталь 40Х (5135 Steel) є більш чутливою до утворення потрійних стиків з високим градієнтом енергії під час термічної обробки, ніж сталі, що містять нікель, молібден і кремній. Висновки. На основі ієрархічного моделювання будови полікристалів запропоновано нові підходи і створено алгоритм для визначення взаємозв’язків між структурою поверхонь поділу сталей і їх експлуатаційною надійністю. Розсіяні пошкодження утворюються на поверхнях поділу між потрійними стиками зерен з високим градієнтом енергії. Зменшення частки потрійних стиків, які суттєво різняться за величиною енергії під час проектування технологічних режимів процесів гартування і відпуску, дозволило на 48–53 % підвищити опір зношуванню покращуваних сталей.http://scinews.kpi.ua/article/view/270358покращувані сталітермічна обробказернограничне конструювання структуриінтеркристалітне руйнування |
| spellingShingle | Mykola Kuzin Viacheslav Kopylov Oleg Kuzin ЗАСТОСУВАННЯ МОДЕЛЕЙ СТРУКТУРИ ПОВЕРХОНЬ ПОДІЛУ В СТАЛЯХ ПІД ЧАС ОТРИМАННЯ ВИРОБІВ ІЗ ЗАДАНИМ ЖИТТЄВИМ ЦИКЛОМ KPI Science News покращувані сталі термічна обробка зернограничне конструювання структури інтеркристалітне руйнування |
| title | ЗАСТОСУВАННЯ МОДЕЛЕЙ СТРУКТУРИ ПОВЕРХОНЬ ПОДІЛУ В СТАЛЯХ ПІД ЧАС ОТРИМАННЯ ВИРОБІВ ІЗ ЗАДАНИМ ЖИТТЄВИМ ЦИКЛОМ |
| title_full | ЗАСТОСУВАННЯ МОДЕЛЕЙ СТРУКТУРИ ПОВЕРХОНЬ ПОДІЛУ В СТАЛЯХ ПІД ЧАС ОТРИМАННЯ ВИРОБІВ ІЗ ЗАДАНИМ ЖИТТЄВИМ ЦИКЛОМ |
| title_fullStr | ЗАСТОСУВАННЯ МОДЕЛЕЙ СТРУКТУРИ ПОВЕРХОНЬ ПОДІЛУ В СТАЛЯХ ПІД ЧАС ОТРИМАННЯ ВИРОБІВ ІЗ ЗАДАНИМ ЖИТТЄВИМ ЦИКЛОМ |
| title_full_unstemmed | ЗАСТОСУВАННЯ МОДЕЛЕЙ СТРУКТУРИ ПОВЕРХОНЬ ПОДІЛУ В СТАЛЯХ ПІД ЧАС ОТРИМАННЯ ВИРОБІВ ІЗ ЗАДАНИМ ЖИТТЄВИМ ЦИКЛОМ |
| title_short | ЗАСТОСУВАННЯ МОДЕЛЕЙ СТРУКТУРИ ПОВЕРХОНЬ ПОДІЛУ В СТАЛЯХ ПІД ЧАС ОТРИМАННЯ ВИРОБІВ ІЗ ЗАДАНИМ ЖИТТЄВИМ ЦИКЛОМ |
| title_sort | застосування моделей структури поверхонь поділу в сталях під час отримання виробів із заданим життєвим циклом |
| topic | покращувані сталі термічна обробка зернограничне конструювання структури інтеркристалітне руйнування |
| url | http://scinews.kpi.ua/article/view/270358 |
| work_keys_str_mv | AT mykolakuzin zastosuvannâmodelejstrukturipoverhonʹpodíluvstalâhpídčasotrimannâvirobívízzadanimžittêvimciklom AT viacheslavkopylov zastosuvannâmodelejstrukturipoverhonʹpodíluvstalâhpídčasotrimannâvirobívízzadanimžittêvimciklom AT olegkuzin zastosuvannâmodelejstrukturipoverhonʹpodíluvstalâhpídčasotrimannâvirobívízzadanimžittêvimciklom |