U radu je izvršena eksperimentalna analiza širenja pukotine kod čelika DIN 42CrMo4V. Ovaj materijal u poboljšanom stanju ima visoku čvrstoću i žilavost. Koristi se za statički i dinamički opterećene ...konstrukcijske dijelove, posebno za veće presjeke s visokim opterećenjem. Cilj rada je pronaći mogućnost što točnijeg i preciznijeg eksperimentalnog određivanja karakteristika pukotine kod trodimenzijskih problema mehanike loma. Izrađene su epruvete sa zarezom s iniciranom greškom tipa pukotine u cilju određivanja udarnih svojstava i parametara mehanike loma. Ova ispitivanja omogućuju uspostavljanje ovisnosti geometrije pokretne pukotine i uvjeta naprezanja za njeno daljnje širenje. Time je moguće odrediti iznose parametara koji opisuju ponašanje materijala, kako u linearno-elastičnoj tako i u elasto-plastičnoj mehanici loma.
U ovome radu se opisuje postupak dokazivanja konvergencije i ocjene točnosti numeričkog rješenja rubnih zadaća. Postupak se temelji na transformaciji diskretne rubne zadaće u ekvivalentnu diskretnu ...dinamičku vlastitu zadaću. Diskretna dinamička vlastita zadaća im a fizikalno značenje jer masa predstavlja mjeru diskretizacije područja. Konvergencija i točnost numeričkog rješenja rubne zadaće ovisi o konvergenciji diskretne dinamičke vlastite zadaće. Razvijeni postupak je relativno jednostavan i lako izvediv , a u ovome radu je upotrijebljen za analizu konvergenci je i točnosti numeričkog rješenja tankih ploča. Ploča je diskretizirana s četvero čvornim konačnim elementima. Svakom čvoru ploče su pridruženi jedan translacijski i dva rotacijska stupnja slobode koji su međusobno neovisni . Bazne funkcije zadovoljavaju homogenu diferencijalnu jednadžbu savijanja ploča. Razvijenim postupkom dobivamo najveću moguću pogrešku koja se može pojaviti kod određene diskretizacije. Učinkovitost predloženog postupka je pri kazana u postupku rješavanja dva primjera: slobodno oslonjene kvadratne tanke ploče i ukliještene kvadratne tanke ploče.
Fenomenološki mehanizam transformacijske plastičnosti (TP) istraživan
je u prvom dijelu rada, kada se dešava kod napreznaja nižeg od
granice razvlačenja osnovne faze: To se temelji na razlici ...koeficijenta
toplinskog širenja dviju faza. Uzimajući u obzir da je to vrsta plastične
deformacije jedinstvena plastična teorija tečenja izvedena je uvođenjem
efekta napredovanja nove faze u funkciju granice tečenja, temperature I
parametara povezanih s plastičnosti.
Eksperimentalni rezultati koeficijenta transformacijske plastičnosti
prikazat će se u slijedećem dijelu za neke neke čelike izložene vlačnom
i tlačnom naprezanju. Kao primjer primjene teorije, izvršena je metalo-
termo-mehaničke simulacija za zakaljeni neobrađeni zupčanik kako bi se
pokazao efekt TP-a.
Danas je sve učestalija primjena raznorodnih spojeva u metalnim konstrukcijama, pa su ovi zavareni spojevi predmet velikog broja istraživanja. U ovom su radu ispitivani spojevi mikrolegiranog i ...austenitnog čelika ostvareni s različitim dodatnim materijalima i tehnologijama zavarivanja. Istraživanja koja su provedena imala su za cilj utvrditi utjecaj vrste dodatnog materijala i unijete količine topline na ukupnu energiju udara, energiju stvaranja i energiju rasta pukotine, kao i na žilavost loma pri ravnoj deformaciji feritno-austenitnih zavarenih spojeva. Definirana je optimalna tehnologija zavarivanja koja osigurava najveću sigurnost zavarenog spoja i produžava radni vijek konstrukcije.
Rad se bavi umiješanošću promatrača kao ograničenjem u racionalnom spoznavanju svijeta i otvaranjem prostora za druge oblike spoznaje. U velikoj mjeri ta se problematika tiče odnosa znanosti i vjere, ...pa se u uvodnom dijelu rada polazi od odnosa vjere i znanosti, a koji je kroz povijest prolazio kroz različite faze. U prvom poglavlju analiziraju se upravo etape kroz koje je prolazio odnos vjere, odnosno religije i znanosti: jedinstvo u srednjovjekovnoj sintezi, razilaženje i sukob, dijalog i komplementarnost. Za ostvarenje dijaloga između vjere i znanosti ponajprije je zaslužan papa Pio XII. svojom enciklikom Humani generis (1950.). Ipak, najveći doprinos dijaloškom odnosu vjere i znanosti dao je papa Ivan Pavao II. koji je smatrao da jedna drugoj može biti od velike koristi te da samo dinamički odnos između teologije i znanosti može otkriti granice koje čuvaju cjelovitost obiju disciplina. Na jednak način, veliki doprinos uspostavi dijaloga vjere i znanosti dali su i znanstvenici, kako sa strane teološko-filozofske misli, tako i sa strane prirodoslovnih znanosti, osobito fizičari.
U ovom radu se čini jedan iskorak u pogledu određenosti i konkretnog sadržaja granice koju znanosti ne mogu prijeći i preko koje se nalazi prostor za druge oblike spoznaje i za vjeru. Polazi se od stava da je za proučavanje bilo koga predmeta taj predmet potrebno odvojiti od promatrača, kako bi ga ovaj mogao podvrgnuti objektivnom proučavanju. Sam po sebi, taj je stav opće prihvaćen u svim znanostima i filozofiji, ali je suviše uopćen da bi eliminirao sve oblike umiješanosti i rafinirane (što ne znači i male) pogreške pri zaključivanju.
Pokazuje se da se u termodinamici i u Newtonovoj mehanici može točno definirati takvo stajalište promatrača, kojim je on potpuno odvojen od pojave koju promatra i iz kojega je u stanju da promatranu pojavu objektivno ispita. Takvo se stajalište onda količinski razlikuje od drugih stajališta s kojima bi bio »umiješan« u pojavu koju proučava. U znanostima u kojima se to može učiniti eksperimentalno se osnivaju, nalaze i koriste zakoni koji se mogu zvati »objektivnima«. No i u takvim znanostima ima oblika umiješanosti koji mogu ostati skriveni desetljećima i duže. U radu se ukazuje na tri takva oblika diskretne umiješanosti u termodinamici i mehanici. Za znanosti u kojima se točno količinsko razdvajanje objektivnih i umiješanih stajališta promatrača nije moglo učiniti, ili se načelno ne može učiniti, ne može biti ni sigurnosti od umiješanosti i time od rafiniranih pogrešaka u racionalnom zaključivanju. Odatle se sa znatnom heurističkom snagom izvodi zaključak da se u područjima spoznaje kojima se bave znanosti i filozofija racionalnim zaključivanjem može učiniti rafinirana pogreška i da postoji prostor za druge oblike spoznaje i vjeru.
Tiosemikarbazoni mogu postojati u nekoliko tautomernih oblika i konformacija, s mogućnošću stvaranja intra- i intermolekulskih vodikovih veza. Detaljna strukturna karakterizacija tiosemikarbazona, ...kao spojeva koji se povezuju sa širokim spektrom bioloških aktivnosti, preduvjet je za bolje razumijevanje njihove bioaktivnosti, kao i dobivanje molekula s poboljšanim farmakološkim svojstvima. Primjenom višenuklearne spektroskopije NMR (1H, 13C i 15N) u čvrstom stanju i otopini istražen je utjecaj supstituenata, prirode otapala (različitih polarnosti, odnosno različitih proton-donorskih i proton-akceptorskih svojstava) i temperature na molekulsku konformaciju, tautomeriju i prirodu vodikovih veza (intra- i intermolekulskih) derivata salicilaldehid i 2-metoksibenzaldehid tiosemikarbazona. Kombinacija poznate kristalne strukture te izmjerenih kemijskih pomaka 13C i 15N u čvrstom stanju, korištena je kao temelj za detekciju strukturnih promjena u otopini. Eksperimentalni rezultati upotpunjeni su računalnim istraživanjem konformacijskog prostora odabranih spojeva u vakuumu, i organskim otapalima (PCM pristup), kombinacijom molekulsko- i kvantno-mehaničkih metoda. Najstabilnije strukture, dobivene molekulskom mehanikom, reoptimirane su u vakuumu, CHCl3 i DMSO primjenom računskog modela B3LYP-D3/6- 311++G(2df,2p). Metodom populacijske analize QTAIM, korištenjem Koch-Popelierovih kriterija, okarakterizirane su intramolekulske vodikove veze u najstabilnijim konformerima istraživanih spojeva.
Thiosemicarbazones can exist in several tautomeric forms and conformations, with the possibility of intra- and intermolecular hydrogen bonding. Detailed structural characterization of thiosemicarbazones, as compounds that are associated with a wide spectrum of biological activities, is a prerequisite for better understanding of their bioactivity and for obtaining molecules with improved pharmacological properties. Solid and solution state multinuclear NMR spectroscopy (1H, 13C i 15N) was emloyed to explore the influence of the substituents, the nature of the solvent (different polarity and different proton-donor and proton-acceptor abbilities) and temperature on the molecular conformation, tautomerism and the nature of hydrogen bonding (intra- and intermolecular) of salicylaldehyde and 2-methoxybenzaldehyde thiosemicarbazone derivatives. The combination of known crystal structures and observed 13C and 15N chemical shifts in the solid state, was used as a basis for the detection of structural changes in solution. The experimental results were complemented with computational research of conformational space of selected compounds in a vacuum, and organic solvents (PCM approach), by combination of molecular- and quantum-mechanical methods. The most stable structures, obtained by molecular mechanics, were reoptimized in vacuum, CHCl3 and DMSO with B3LYP-D3/6-311++G(2df,2p) computational model. QTAIM population analysis method, together with Koch-Popelier criteria, was used for characterization of intramolecular hydrogen bonds in most stable conformers of investigated compounds.
Moderni postupci procjene strukturne cjelovitosti inkorporiraju koncepte mehanike loma od kojih se većina oslanja na određivanje dinamičkih parametara mehanike loma iz eksperimenata. U uvjetima ...dinamičkog opterećenja, razne eksperimentalne metode su evoluirale za određivanje parametara opterećenja i ponašanja opterećenje-pomak. Duktilni strukturni čelik ima mnogo aplikacija i njegova svojstva su interesantna za projektiranje eksperimenata koji simuliraju duktilan, krhak i mješovit oblik ponašanja loma. U ovom radu su predstavljeni rezultati istraživanja mehanike loma duktilnog feromagnetičnog niskolegiranog čelika visoke čvrstoće, u uvjetima dinamičkog opterećenja. Standardni Charpy uzorci su ispitani istovremenim odzivom signala od tehnika magnetne emisije (ME) i pada potencijala (PD), za utvrđivanje kritičnih svojstava inicijacije pukotine i krivulje otpornosti kod ponašanja duktilnog čelika. Ekvivalentno krhko, duktilno, ili mješovito ponašanje loma je moguće simulirati pravilnim izborom temperature ispitivanja i brzine udara. Analiza integriranog ME i PD signala, upotrijebljenih za iznalaženje kritičnog J integrala, je bila uspješna u interpretaciji nestabilne ili stabilne inicijacije pukotine i njenog širenja. Rasprava o dobivenim eksperimentalnim rezultatima odnosi se na karakteristike i fizička tumačenja ove dvije nezavisne eksperimentalne tehnike. Izdvojene su izvjesne poteškoće kod eksperimenata u pouzdanoj procjeni dinamičkih parametara inicijacije pukotine.
U ovom su radu, u sažetu obliku, prikazani uvjeti nastanka pukotina i identificirani neki
od faktora koji utječu na njihov nastanak i rast. Dan je kratki pregled osnova mehanike loma i
određenih ...parametara (ponekad nazvanih parametrima loma ili parametrima žilavosti).
Prikazan je kratki pregled osnovnih modela izračuna brzine propagacije pukotine i izračuna
nekih od kritičnih parametara. Kratko je izložena metoda konačnih elemenata i njezina
primjena u izračunu faktora intenziteta naprezanja. Pojašnjena je metoda virtualnog zatvaranja
pukotine kao glavna metoda koja je korištena za izračun faktora intenziteta naprezanja u
izrađenom računalnom programu. Izrađen je program koji računa faktor intenziteta naprezanja
K pomoću metode virtualnog zatvaranja pukotine, a na osnovu čvornih sila i pomaka
dobivenih analizom MKE modela, a kasnije te rezultate koristi za izračun propagacije
pukotine. Za izračun brzine propagacije pukotine korišten je Formanov model. Vrijednosti
faktora intenziteta naprezanja dobivene izrađenim programom uspoređene su s teorijskim
rješenjima, te je analiziran utjecaj tipa i veličine konačnih elemenata na dobivene rezultate.
Dobiveni rezultati faktora intenziteta naprezanja pokazali su dobru podudarnost s teorijskim
rješenjima. Numeričkom simulacijom propagacije pukotine dobiveni su rezultati predviđene
trajnosti elementa, odnosno broja ciklusa potrebnih da pukotina naraste do kritične duljine i
izazove puknuće, te su isti uspoređeni s eksperimentalnim rezultatima. Izračunata trajnost
pokazala je relativno dobru podudarnost s dostupnim eksperimentalnim rezultatima.
This work, in summary form, presents some of the conditions and influential factors that
affect cracks initiation and their propagation. A brief overview of the basis of fracture
mechanics and certain parameters (sometimes called fracture parameters) is given. Also, some
basic models for calculation of crack growth rate are presented, alongside with expressions
for the calculation of some of the critical parameters. Finite element method and its
application in the calculation of stress intensity factor are briefly explained. Virtual crack
closure method is explained, as the main method used to calculate the stress intensity factor in
the developed computer program. Computer program that calculates the stress intensity factor
K on the basis of nodal forces and displacements obtained by FEM analysis model is
developed. The program uses calculated stress intensity factors to calculate crack growth rate.
For the calculation of crack growth rate Forman model is used. Stress intensity factor range
used in Forman model is derived from the results of the FEM model. Stress intensity factor
values calculated by the program were compared with theoretical solutions, and influence of
the type and size of the finite element is analyzed. Calculated stress intensity factors showed
good agreement with theoretical solutions. Results for crack growth and number of cycles to
failure were calculated by numerical simulation of crack propagation and obtained results
were compared to experimental results. Calculated fatigue life showed relatively good
correlation to experimental data.
Strujanje fluida i izmjena topline su važni procesi u klimatizacijskim uređajima, stoga je njihovo funkcioniranje vrlo vezano uz razumijevanje procesa strujanja i izmjene topline. Numerička mehanika ...fluida (CFD) je moderni alat koji inženjerima omogućuje simuliranje fizike procesa na računalu. No, takve simulacije mogu sadržavati grješke zato jer se sustav parcijalnih diferencijalnih jednadžbi zamjenjuje s pojednostavljenim diskretnim problemom, koji se rješava na mreži ne-preklapajućih kontrolnih volumena, uz pretpostavku ponašanja rješenja u kontrolnom volumenu domene. U ovom članku iznesene su prednosti lokalnog rafiniranja računalne mreže koji omogućava inženjerima dobivanje točnih rješenja matematičkog modela automatski i bez njihove intervencije kroz automatsku modifikaciju računalne mreže na mjestima gdje je potrebna veća točnost. Mogućnosti metode su prikazane na primjerima prisutnima u inženjerskoj praksi.
Zamjenom konvencionalnog strukturnog čelika S355 s mikrolegiranim čelikom na bazi V/Nb moguće je postići značajno smanjenje vlastite mase konstrukcije bez ugrožavanja sigurnosti što potvrđuju ...ispitivanja ponašanja materijala i sa aspekta mehanike loma. Numerička rješenja su potvrđena i kroz analizu sigurnosti izabranih materijala s posebnim osvrtom na aspekt sigurnosti od loma u zavarenom spoju predmetnih čelika. U radu su prikazani rezultati numeričke evaluacije čelične konstrukcije mosne dizalice u statičkim i dinamičkim uvjetima za dva kvaliteta i dvije dimenzije čeličnih limova. Primjenom navedene metodologije ispitivanja, koja se može implementirati na bilo koju vrstu strojarske strukture, kao konačan rezultat istraživanja dobiva se ušteda u masi ugrađenog materijala uz značajno smanjenje opasnosti od pojave loma i uz poboljšanje eksploatacijskih svojstava konstrukcije.
