Search

Friction stir welding (FSW) is one of the mechanical joint methods that need no filler metal. The heat is obtained from the friction force between the base metal and friction tool. The FSW is proposed by The Welding Institute – TWI in 1991 which is hoped to overcome problems to weld metals with low weldability. Parameters of FSW determine the quality of the joint and in this paper the normal force as an independent parameter varied at 13,000, 14,000 and 15,000 N. The rotation and feeding speeds are controlled at 1,092 RPM and 200 mm/min respectively. From the experimental results, it is found that 15,000 N provided the strongest joint (specimen 1). The highest heat input was claimed to cause a better joint. This high heat input provides enough weld nugget and time for the aluminum to grow its grains, which in turn increase the tensile strength of the FSW joint.However, from the average values and the trend line it cannot be assumed that the greater pressure force always produces higher tensile strength. The tensile strengths were almost at the same level (115.44±1.56 MPa) meanwhile the calculated heat input is linearly dependent on the pressure force: 73.59, 79.25 and 84.91 J/mm for pressure forces equal to 13,000, 14,000 and 15,000 respectively. The recorded temperature, which indicates heat input showed the same trend with tensile strength, it was on the same level, those are: 491.55±2.22 °C. There must be some aspects which were not taken into account in the heat input mathematical model. Or maybe, the assumption of higher heat input is not always accomplished by the higher pressure force. Based on the literature, it is found that the yield strength is mitigated at a higher temperature. This lower yield strength decreases the friction force for a constant normal force which in turn causes declining heat input which contradicts the previous assumption.Another literature that inspected the coefficient of friction as a function of temperature showed that the coefficient is altered due to temperature.And finally, the higher normal force does not mean a stronger joint can be produced by means of Friction Stir Welding, Сварка трением с перемешиванием (СТП) является одним из методов механического соединения, не требующего присадочного металла. Тепло получают от силы трения между основным металлом и инструментом трения. СТП предложена Институтом Сварки (ИС) в 1991 году, которая, как ожидается, позволит преодолеть сложности при сварке металлов с низкой свариваемостю. Параметры СТП определяют качество соединения, и в настоящей работе нормальная сила как независимый параметр варьировалась на уровне 13000, 14000 и 15000 Н. Скорость вращения и подачи регулируется на 1092 об/мин и 200 мм/мин соответственно. Из экспериментальных результатов установлено, что наиболее прочное соединение обеспечивается при 15000 Н (образец 1). Утверждалось, что лучшее качество соединения получается при наивысшей тепловой мощности. Высокая тепловая мощность обеспечивает достаточную сварную точку и время для роста зерен алюминия, что, в свою очередь, увеличивает предел прочности соединения, полученного СТП.Однако из средних значений и линии тренда нельзя предположить, что большая сила давления всегда приводит к более высокому пределу прочности. Пределы прочности были почти на одном уровне (115,44±1,56 МПа), в то время как расчетная тепловая мощность линейно зависима от силы давления: 73,59, 79,25 и 84,91 Дж/мм для сил давления, равных 13000, 14000 и 15000 соответственно. Зафиксированная температура, указывающая на тепловаую мощность, показала ту же тенденцию с пределом прочности, она находилась на том же уровне: 491,55±2,22 °C. Должно быть некоторые аспекты не были учтены в математической модели тепловой мощности. Или, возможно, предположение о более высокой тепловой мощности не всегда достигается при более высокой силе давления. На основании литературных данных установлено, что предел текучести снижается при более высокой температуре. Более низкий предел текучести уменьшает силу трения при постоянной нормальной силе, что, в свою очередь, приводит к снижению тепловой мощности, противоречащему предыдущему предположению.Другая литература, рассматривающая коэффициент трения как функцию температуры, показала, что коэффициент изменяется из-за температуры.И, наконец, более высокая нормальная сила не означает, что более прочное соединение может быть получено посредством сварки трением с перемешиванием, Зварювання тертям з перемішуванням (ЗТП) є одним з методів механічного з'єднання, що не потребує присадочного металу. Тепло отримують від сили тертя між основним металом і інструментом тертя. ЗТП запропоноване Інститутом Зварювання (ІС) в 1991 році, яке, як очікується, дозволить подолати складності при зварюванні металів з низькою зварюваністю. Параметри ЗТП визначають якість з'єднання, і в данiй роботі нормальна сила як незалежний параметр варіювалася на рівні 13000, 14000 і 15000 Н. Швидкість обертання і подачі регулюється на 1092 об/хв і 200 мм/хв відповідно. З експериментальних результатів встановлено, що найбільш міцне з'єднання забезпечується при 15000 Н (зразок 1). Стверджувалося, що краща якість з'єднання виходить за найвищої теплової потужності. Висока теплова потужність забезпечує достатню зварну точку і час для росту зерен алюмінію, що, в свою чергу, збільшує межу міцності з'єднання, отриманого ЗТП.Однак з середніх значень і лінії тренду можна припустити, що велика сила тиску завжди призводить до більш високої межі міцності. Межі міцності були майже на одному рівні (115,44±1,56 МПа), в той час як розрахункова теплова потужність лінійно залежна від сили тиску: 73,59, 79,25 і 84,91 Дж/мм для сил тиску, рівних 13000, 14000 і 15000 відповідно. Зафіксована температура, яка вказує на тепловаую потужність, показала ту ж тенденцію з межею міцності, вона перебувала на тому ж рівні: 491,55±2,22 °C. Напевно деякі аспекти не були враховані в математичній моделі теплової потужності. Або, можливо, припущення про більш високу теплову потужність не завжди досягається за більш високої сили тиску. На підставі літературних даних встановлено, що межа плинності знижується при більш високій температурі. Більш низька межа плинності зменшує силу тертя при постійній нормальній силі, що, в свою чергу, призводить до зниження теплової потужності, що суперечить попередньому припущенню.Інша література, яка розглядає коефіцієнт тертя як функцію температури, показала, що коефіцієнт змінюється через температуру.І, нарешті, більш висока нормальна сила не означає, що міцнiше з'єднання може бути отримане за допомогою зварювання тертям з перемішуванням

The technology of trenchless reconstruction of pipeline communications has been developed by pulling a new polyethylene pipeline into a worn-out steel traction by the pig. The pig moves under the pressure of air supplied into the trans-pig space by the compressor.Mathematical and CFD modeling of the process of pulling the pipeline by a pig is performed. Formulas for calculating the resistance forces acting on the moving system, the pressure at the compressor outlet, at which the pig will extend a new polyethylene pipeline with the entire length of the reconstructed worn steel pipeline, are derived. The resistance forces acting on the moving system on horizontal sections of the route are: the force of mechanical friction of the pig cuffs against the walls of the steel pipeline; friction force of polyethylene pipe to steel; friction force of the polyethylene pipe in the ring cuffs of the sealing system.The results of CFD simulations are visualized in the postprocessor of the Ansys Fluent software package by drawing flow lines, speed vectors, pressure fields on the contours and in the longitudinal section of the annular and rotary space. The exact values of speed, pressure at various points of the annular and rotary space are determined. The structure of the air flow in the trans-pig and annular space is investigated. Places slowing down and accelerating the flow of air, falling and rising pressure are identified. The pressure losses in the annular space are determined.After performing experimental tests, it is found that the developed «Pulling pigP» technology can be used for the reconstruction of pipeline communications. According to the results of experimental measurements, graphs of changes in air pressure at the beginning of the pipeline in time are constructed when the pulling a polyethylene pipe into worn-out steel by the pig. The pressure at the beginning of the pipeline before the start of pulling increases, due to the force of static friction. After the start of pulling, the pressure decreases by a small amount, and during pulling, its slight increase occurs. The graphs of dependence of the pulling speed on the air volume flow and on the length of the pulled section of the polyethylene pipe are constructed. At the initial stage, the pulling speed increases dramatically and after such growth stabilizes, Розроблено технологію безтраншейної реконструкції трубопровідних комунікацій протягуванням поршнем нового поліетиленового трубопроводу в зношений сталевий – “Тяговий поршень$”. Поршень рухається під тиском повітря, яке подається в запоршневий простір компресором.Виконано математичне та CFD моделювання процесу протягування трубопроводу поршнем. Виведено формули для розрахунку сил опору, які діють на рухому систему, та тиску на виході компресора, при якому поршень протягне новий поліетиленовий трубопровід усією довжиною реконструйованого зношеного сталевого трубопроводу. Силами опору, які діють на рухому систему на горизонтальних ділянках траси, є: сила механічного тертя манжет поршня до стінок сталевого трубопроводу; сила тертя поліетиленової труби до сталевої; сила тертя поліетиленової труби в кільцевих манжетах ущільнювальної системи. Результати CFD моделювання були візуалізовані в постпроцесорі програмного комплексу Ansys Fluent побудовою ліній течії, векторів швидкості, полів тиску на контурах і в повздовжньому перерізі міжтрубного та запоршневого простору. Визначались точні значення швидкості, тиску в різних точках міжтрубного та запоршневого простору. Досліджено структуру потоку повітря у запоршневому та міжтрубному просторі. Виявлено місця сповільнення та пришвидшення потоку повітря, падіння та зростання тиску. Визначено втрати тиску в міжтрубному просторі.Виконавши експериментальні випробування, встановлено, що розроблена технологія “Тяговий поршень” може застосовуватись для реконструкції трубопровідних комунікацій. За результатами експериментальних вимірювань побудовано графіки зміни тиску повітря на початку трубопроводу в часі під час протягування поршнем поліетиленової труби зношеною сталевою. Тиск на початку трубопроводу до початку протягування збільшується, що обумовлено силою тертя спокою. Після початку протягування тиск зменшується на незначну величину, а під час протягування відбувається незначне його збільшення. Побудовано графіки залежності швидкості протягування від об’ємної витрати повітря та від довжини протягнутої ділянки поліетиленової труби. На початковому етапі швидкість протягування різко зростає і після такого зростання стабілізується, Разработана технология бестраншейной реконструкции трубопроводных коммуникаций протягиванием поршнем нового полиэтиленового трубопровода в изношенный стальной – “Тяговый поршень$”. Поршень движется под давлением воздуха, подаваемого в запоршневое пространство компрессором.Выполнено математическое и CFD моделирования процесса протягивания трубопровода поршнем. Выведены формулы для расчета сил сопротивления, действующих на подвижную систему, давления на выходе компрессора, при котором поршень протянет новый полиэтиленовый трубопровод всей длиной реконструированного изношенного стального трубопровода. Силами сопротивления, действующими на подвижную систему на горизонтальных участках трассы, являются: сила механического трения манжет поршня к стенкам стального трубопровода; сила трения полиэтиленовой трубы к стальной; сила трения полиэтиленовой трубы в кольцевых манжетах уплотнительной системы.Результаты CFD моделирования были визуализированы в постпроцессоре программного комплекса Ansys Fluent построением линий течения, векторов скорости, полей давления на контурах и в продольном сечении межтрубного и запоршневого пространства. Определялись точные значения скорости, давления в различных точках межтрубного и запоршневого пространства. Исследована структура потока воздуха в запоршневому и межтрубном пространстве. Выявлено места замедление и ускорение потока воздуха, падения и роста давления. Определены потери давления в межтрубном пространстве.Выполнив экспериментальные испытания, установлено, что разработанная технология “Тяговый поршень$” может применяться для реконструкции трубопроводных коммуникаций. По результатам экспериментальных измерений построены графики изменения давления воздуха в начале трубопровода во времени при протягивании поршнем полиэтиленовой трубы изношенной стальной. Давление в начале трубопровода до начала протягивания увеличивается, что обусловлено силой трения покоя. После начала протягивания давление уменьшается на незначительную величину, а во время протягивания происходит незначительное его увеличение. Построено гафики зависимости скорости протягивания от объемного расхода воздуха и от длины протянутого участка полиэтиленовой трубы. На начальном этапе скорость протягивания резко возрастает и после такого роста стабилизируется

The authors draw attention to possible problems in the process of construction and operation of monolithic frame buildings, construction of which is now widespread. It is known that cracks can often appear in the facade and side walls. The size of the cracks can exceed the allowable limits and repair does not lead to their complete elimination. Also cracks significantly mar the appearance of a building. Thus, the relevance of this study lies not only in fuller understanding of the operation of walls, but also in the ability to prevent undesirable effects.The authors calculated temperature effects for boundary walls of the building blocks made of heavy concrete. The original dimensions of the walls conformed to a grid of columns for the majority of residential and public buildings.The stress-and-strain state of the walls in case of temperature changes is observed in detail, including the transition from sub-zero to above-zero temperatures within the same section (wall). It was revealed that the temperature variations within the established limits may cause stress-and-strain state in the walls, in which the temperature tensile stresses can exceed the tensile strength of materials. The article contains effective means of reducing thermal strains, which can prevent temperature and shrinkage cracking.Продемонстрированы последствия температурных воздействий, которым подвергаются наружные стены монолитных каркасных зданий. Подробно рассмотрено напряженное состояние стен при различных перепадах температур, в т.ч. при переходе от отрицательных к положительным температурам в пределах одной секции (стены).

The algorithm of calculation of stressed-and-strained state for determination of the optimum friction forces and the diameter of round sheet blank is developed. The theoretical results are compared with the experimental research data. The optimum values of quantity of layers and length of elementary segments, into which accordingly thickness and radius of blank are divided, are determined. The equation for determination of friction force, in addition taking into account the viscosity of lubricant and thickening the flange, is offered., Построен алгоритм расчета напряжено-деформированного состояния для определения оптимальных сил трения и диаметра круглой листовой заготовки. Проведено сравнение результатов теоретических расчетов с результатами экспериментальных исследований. Определены оптимальные величины количества слоев и длины элементарных участков, на которые делятся соответственно толщина и радиус заготовки. Предложено уравнение для определения силы трения, дополнительно учитывающее вязкость смазки и утолщение фланца., Побудовано алгоритм розрахунку напружено-деформованого стану для визначення оптимальної сили тертя та діаметра круглої листової заготовки. Проведено порівняння результатів теоретичних розрахунків із результатами експериментальних досліджень. Визначено оптимальні величини кількості шарів та довжини елементарних сегментів, на які діляться відповідно товщина та радіус заготовки. Запропоновано рівняння для визначення сили тертя, яке додатково враховує в’язкість мастила і потовщення фланця.

The paper is devoted to an experimental and theoretical investigation of the static friction force between a rapidly oscillating sample and a steel plate. The static frictional force is studied experimentally as function of the oscillating amplitude, the normal force and the contact geometry. A simplest model of tangent contact with a constant friction coefficient is proposed and shows a good agreement with experiment. The static friction force is proved to be a universal function of the ratio of the oscillation amplitude, the indentation depth and to the friction coefficient.

На основі методу класичної молекулярної динаміки досліджується сила тертя, що діє на наночастинки срібла і нікелю, які зсуваються на пластинці графену в різних латеральних напрямах. Результати виявляють існування фрикційної анізотропії для обох металів. У більшості випадків максимальне значення сили тертя приблизно у два рази більше ніж мінімальне. Вид залежностей миттєвих значень компонент сили тертя від відповідних латеральних компонент положення центру маси наноострівців сильно залежить від напряму ковзання, змінюючись між пилкоподібним і нерегулярним. Запропоновано якісне пояснення результатів, що ґрунтується на моделі “плям”. При цитуванні документа, використовуйте посилання http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/31950 На основе метода классической молекулярной динамики исследуется сила трения, действующая на наночастицы серебра и никеля, которые сдвигаются на пластинке графена в разных латеральных направлениях. Результаты обнаруживают существование фрикционной анизотропии для обоих металлов. В большинстве случаев максимальное значение силы трения приблизительно в два раза больше чем минимальное. Вид зависимостей мгновенных значений компонент силы трения от соответствующих латеральных компонент положения центра массы наноостровков сильно зависит от направления скольжения, изменяясь между пилообразным и нерегулярным. Предложено качественное объяснение результатов, которое основывается на модели “пятен”. При цитировании документа, используйте ссылку http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/31950 Friction force acting on silver and nickel nanoparticles sheared on a graphene sheet in different lateral directions is investigated using classical molecular dynamics simulations. The results reveal the existence of frictional anisotropy for both metals. In most cases, the maximum value of the friction force is about two times larger than the minimum one. The form of dependencies of instantaneous values of the friction force components on the corresponding lateral components of the position of the centre of mass of the nanoislands strongly depends on sliding direction, varying between the sawtooth and the irregular one. A qualitative explanation of the results based on the “patch” model is proposed. When you are citing the document, use the following link http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/31950