CheCyId =  Chevron Cylinder Identification
Identifikace Chevronového Cylindru
březen 2017, Petr Frantík
poslední aktualizace: srpen 2017
http://checyid.kitnarf.cz

CheCyId dokumentace (verze 1.01 a pozdější)
Petr Frantík

 

Obsah

  1. Aktualizace
  2. Úvod
  3. Pojmy
  4. Spuštění aplikace
  5. Definice úlohy
  6. Řízení výpočtu
  7. Výstupy
  8. Poznámky
  9. Literatura

 

Aktualizace

v1.22 (20170803): Mnoho dílčích úprav. Načítání a ukládání XML definičního souboru.
v1.01 (20170716): Grafické uživatelské rozhraní.
v1.00 (20170713): První veřejná verze aplikace.
v0.00 (20170322): První verze aplikace.

 

Úvod

Aplikace CheCyId slouží pro identifikaci základních lomových vlastností materiálu válce opatřeného chevronovým vrubem zatíženého tříbodovým ohybem, viz obr. 1. Jedná se především o modul pružnosti E, pevnost v tahu ft a lomovou energii Gf.

Obr. 1: Válec s chevronovým vrubem zatížený v tříbodovém ohybu s rozvíjející se trhlinou.

 

Pojmy

Řízené posunutí
je způsob jak měnit tvar mechanického systému. Určitý bod, resp. body, systému jsou zachyceny a je jim udělováno posunutí dle požadavků uživatele. Pomocí řízeného posunutí se měří odezva systému i při klesajícím odporu mechanického systému.

Zářez
je druh vrubu způsobující soustředění mechanického napětí v materiálu. Jedná se o uměle vytvořené poškození vzorku ve vybraném místě, ze kterého se bude, kvůli soustředění napětí, pravděpodobně šířit trhlina.

Chevronový zářez
je obvykle symetrický zářez tvaru V, česky označovaný rovněž jako šípový. Je proveden tak, aby zbyl materiál tvořící ostrý úhel na vrcholu šípu. Vzorek opatřený tímto zářezem je obvykle zatěžován tak, aby trhlina vznikla právě na vrcholu šípu.

Lomová zkouška
slouží pro ověření resp. naměření mechanických vlastností materiálu a tělesa při vzniku a rozvoji trhliny.

Trhlina
je vznikající, vzniklá resp. šířící se makroskopická nespojitost materiálu v důsledku kumulace přerušení či změny atomárních vazeb.

Kohezivní funkce
je předpis udávající velikost napětí (tzv. kohezivního), které svírá modelovanou trhlinu v okolí jejího vrcholu v závislosti na vzdálenosti líců trhliny (otevření trhliny).

 

Spuštění aplikace

Aby bylo možno aplikaci CheCyId spustit, musí být v operačním systému nainstalována Java platforma (verze 1.8 a pozdější). Platformu lze stáhnout z adresy http://www.java.com/en/download/manual.jsp. Je-li Java platforma správně nainstalována, lze soubor aplikace checyid.jar spustit.

Aplikace CheCyId se spouští buď přímo (kliknutím na soubor checyid.jar) nebo z konzoly operačního systému (pokud jí systém disponuje). Spuštění z konzoly je vhodné pro hromadné zpracování a pro sledování podrobných varovných či chybových výpisů. Spuštění z konzoly se provede zapsáním následujícího řetězce do konzoly operačního systému (v případě, že jsme přítomni v adresáři, kde je umístěn soubor checyid.jar):

  java -jar checyid.jar

 

Definice úlohy

Aplikace CheCyId analyzuje model určený v souboru definition.xml, jenž se musí nacházet v adresáři spolu se souborem aplikace. Soubor je typu XML, viz [1], díky kterému lze snadno číst a upravovat běžnými editory prostého textu, např. [2],[3],[4].

Obr. 2: Polovina válce s chevronovým vrubem.

Geometrie válce se zářezem, viz obr. 2, je dána jeho poloměrem R, rozpětím podpor l, šířkou zářezu wn, hloubkou zářezu ve vrcholu chevronu a a úhly chevronu δl, δp. Z fyzikálních parametrů je třeba určit koeficient příčné kontrakce ν a tvar (typ) tzv. kohezivní funkce. Tyto parametry jsou v definičním souboru určeny dle následující tabulky:

parametr označení symbol jednotka
polovina rozpětí podpor halfLength l/2 m
poloměr válce radius R m
polovina šířky zářezu halfNotchWidth wn/2 m
modul pružnosti elasticityModulus E Pa
koeficient příčné kontrakce contractionCoefficient ν -
pevnost v tahu tensileStrength ft Pa
lomová energie fractureEnergy Gf J/m2
hloubkou zářezu ve vrcholu notchDepth a m
úhly zářezu notchAngles δl, δp m

Geometrické vlastnosti modelu jsou určeny počtem segmentů polygonu, jímž je nahrazen kruh tvořící řez válcem (segmentCount), parametrem hustoty sítě konečných prvků (meshSize) a rozdělením řezů válce (cutPositionCoefficients), kde zadaná číselná řada určuje polohu řezu ve vzdálenosti od roviny symetrie dané násobkem poloviny šířky zářezu.

Zatěžování modelu probíhá v předem daném počtu kroků (stepCount) s přírůstkem posunutí podpory (displacementContribution) zadaného v metrech.

 

Výstupy

Aplikace CheCyId produkuje výstup ve formě tabulek čísel s vypočtenými hodnotami, viz reports.txt. Význam dokumentuje následující tabulka:

zatěžovací bod nad podporou bod na spodním líci na hraně zářezu bod na horním líci nad podporou
souřadnice souřadnice souřadnice
x0y0z0index x0y0z0index x0y0z0index
číslo zprávy posunutí reakce posunutí reakce posunutí reakce
report u v w Fx Fy Fz u v w Fx Fy Fz u v w Fx Fy Fz

Z hodnot uložených ve výsledné tabulce je možné sestavit diagram zatížení -- průhyb, případně zatížení -- otevření ústí zářezu (CMOD).

 

Poznámky

Vyvinuto v rámci projektu NAKI II –- Analýza a prezentace hodnot moderní architektury 60. a 70. let 20. století jako součásti národní a kulturní identity ČR, podporovaného Ministerstvem kultury České republiky. Copyright 2017 Petr Frantík, http://checyid.kitnarf.cz, e-mail: kitnarf at centrum dot cz

 

Literatura

[1] Wikipedia, the free encyclopedia: XML, http://en.wikipedia.org

[2] Wikipedia, the free encyclopedia: Notepad, http://en.wikipedia.org

[3] Wikipedia, the free encyclopedia: Vim, http://en.wikipedia.org

[4] Wikipedia, the free encyclopedia: PSPad, http://en.wikipedia.org