Numerical simulation and experimental investigation of viscoelastic and wear behavior of poilymer and polymer-composite materials  Page description

Help  Print 
Back »

 

Details of project

 
Identifier
46229
Type F
Principal investigator Néder, Zoltán
Title in Hungarian Polimer és polimer-kompozit anyagok viszkoelasztikus és kopási viselkedésének szimulációja és kísérleti vizsgálata
Title in English Numerical simulation and experimental investigation of viscoelastic and wear behavior of poilymer and polymer-composite materials
Panel Engineering, Metallurgy, Architecture and Transport Sciences
Department or equivalent Department of Machine and Industrial Product Design (Budapest University of Technology and Economics)
Participants Bollók, Péter
Czifra, Árpád
Kónya, László
Starting date 2004-01-01
Closing date 2008-06-30
Funding (in million HUF) 9.504
FTE (full time equivalent) 0.00
state closed project





 

Final report

 
Results in Hungarian
A pályázat keretében először a viszkoelasztikus anyagjellemzőket határoztuk meg főképp PEEK és elasztomer (EPDM) anyagokra, valamint epoxi/SiC kompozit anyagstruktúrákra a hőmérséklet függvényében. A numerikus a modellek első lépésben az érintkezési feladatot segítik megoldani, majd a (tranziens) hőfejlődést, hőtágulást mozgó és elosztott hőforrásos megközelítés szerint. Ezekre a lépésekre épül a kopásszimuláció (lineáris kopási modellek révén) az érintkezési nyomás, a súrlódási tényező és a kopási idő figyelembevételével, ismétlődő számítások sorozatán keresztül. A kifejlesztett (integrált) numerikus algoritmust alkalmaztuk pin-on-disc berendezés, funkcionálisan rétegezett anyagok, hibrid csapágypersely és acél-elasztomer csúszópár kopási folyamatainak feltárására. A numerikus eredmények elfogadható egyezést mutatnak a megfelelő kísérleti konfigurációra kapott eredményekkel.
Results in English
In the framework of the proposal supported, at first, visco-elastic material properties were determined mainly for PEEK and elastomer (EPDM) materials, as well as for epoxi/SiC composite material structures, in term of temperature. The numerical models first assisted in solving the contact problem, then that of (transient) heat generation and heat expansion according to the moving and distributed heat source approach. Wear simulation is based on these steps (by way of linear wear models), by taking into consideration the contact pressure, the friction coefficient and the time of wear, through repeated calculations. The (integrated) numerical algorithm developed was applied to explore wear processes in pin-on-disc equipment, functionally gradient materials, hybrid bearing bushings and steel-elastomer sliding pairs. Numerical results show an acceptable correspondence with the results yielded for the respective experimental configuration.
Full text http://real.mtak.hu/1345/
Decision
Yes





 

List of publications

 
Kónya, L., Váradi, K., Friedrich, K.: FE modelling of wear processes of PEEK-steel sliding pairs, Proceedings 8th International Conference on Tribology, June 3-4, 2004, Veszprém, pp. 156-161, 2004
Kónya, L., Váradi, K.: PEEK anyag kopásának kísérleti és numerikus vizsgálata a kúszás figyelembe vételével, MŰANYAG ÉS GUMI, 2004/12, 494-498 old., 2004
Kónya, L., Váradi, K.: Fém-polimer hibrid csapágy kopási szimulációja, GÉP, 2004/10-11. 82-87 old.., 2004
Kónya, L., Váradi, K., Friedrich, K.: Finite Element Modeling of the Wear Process in case of Polymer-Steel Sliding Contact, Gépészet 2004,Proceedings of the Fourth Conference on Mechanical Engineering, May 27-28, 2004 Budapest, Vol. 2. pp 543-548, 2004
Felhős, D., Váradi, K., Friedrich, K., Tsotra, P: Experimental and FE analysis of the filure behaviour of SIC/epoxy functionally graded rings under compression load, 1st Vienna Int. Conf. Micro- an Nano-Technology, March 9-11, 2005, Vienna, Austria pp.: 431-440 ISBN 3-901657-17-17, 2005
Felhős, D., Váradi, K., Friedrich, K.,: Funkcionálisan gradines anyagszerkezetű görgő végeselemes vizsgálata, Műanyagipari Szemle 2005/4 pp.: 81-89, 2005
Soós, E.: Acél érdességcsúcs és elasztomer sík lap csúszó-érintkezésének, OGÉT 2005, XIII. Nemzetközi Gépész Találkozó, 302-305. o., ISBN 973-7840-03-8, 2005. Szatmárnémeti, 2005
Békési Nándor, Gdoa Tibor: A hiszterézis végeselemes vizsgálata gumi és merev érdes ellenfelület, csúszó súrlódása során, Gép, LVII.évf. 2006 8-9. 1.köt. pp.22-25., 2006
Pálfi László, Goda Tibor: A hiszterézis okozta súrlódás modellezése acélgolyó és elasztomer lap között, Gép, 57.évf. 2006 8-9. pp. 134-137., 2006
Tsotra, P., Fiedrich, K., Felhős, D., Váradi, K.: Compression of homogeneous and graded SiC/EP rings: experimental results and FE modelling, J.Mater Sci Vol. 41 (2006), pp. 3349-3355., 2006
Felhős Dávid, Váradi Károly, Klaus Fiedrich: Wear Analysis of Functionally Gradient Composite Materials by FE Modelling of Microhardness Measurements and Wear Tests, Materials Science, Testing and Informatics III, Materials Science Forum, 2006 Volume 537 until 538, editors: J. Gyulai and P.J. Szabó, pp. 519, 2006
Pálfi László: Method describing dimensional changes in plastic cogwheels caused by changes in temperature and humidity,, Gépszet 2006. Proceedings of Fifth Conference on Mechanical Engineering, Bp. 2006. CD kiadvány, 2006
Fekete, G., Váradi, K., Mitariu, M.: Kerámiabetétes tengelykapcsolót vizsgáló berendezés végeselemes hőtani analízise, GÉP, Vol 10-11., (2007) pp. 43-46., 2007
J. Marosfalvi, P. Grőb: The Effects of Technological Parameters on the Hardness and Shrinkage of PUR Integral Skin Foams, Gépészet 2008 Konferencia, 2008
Pálfi L.: FE modelling of Oscillating sliding friction between a steel ball and EPDM plate, German-Russian Workshop Tribology and surface engineering: theory, experiment, technologies Technische Universität Berlin, 2007
Pálfi L.: Dugattyúrúd tömítés végeselemes modellezése (Finite element modelling of a rod seal), OGÉT 2007, XV. Nemzetközi Gépész Találkozó 38/2007, ISSN 1454-0746, Kolozsvár, 2007
Pálfi L., Felhős D., Goda T.: Parameter identification for the generalized Maxwell-model on the basis of DMTA and stress relaxation measurements, Országos Anyagtudományi Konferencia, 2007
Pálfi L., Czifra Á.: A felületi érdesség és a hiszterézis gumi-fém csúszópárok esetén, Nemzetközi gépész és biztonságtechnikai szimpózium BMF, Budapest, 2007
Pálfi L., Goda T., Czifra Á.: Súrlódási tényező hiszterézis komponensének végeselemes vizsgálata gumi/fém csúszópárok esetén, XVI. OGÉT Conference 2008 (Nemzetközi Gépész Találkozó), Kölönszám/2008, ISSN 1454-0746, Brassó, 2008
Pálfi L.; Fernández B., Váradi K.: FE modelling of oscillating sliding friction between a steel ball and an EPDM plate, Proceedings of 6th National Conference of Mechanical Engineering, ISBN 978-963-420-947-8, Budapest, 2008
Pálfi L., Felhös D., Goda T., Váradi K.: Finite Element Modelling of DMTA and Micro Hardness test of an EPDM 45 Rubber, MITEC 2008, Proceedings of the International Scientific Conference "Material Science and Manufacturing Technology", ISBN 978-80-213-1792-5, Prague, 2008
Békési, N,. Váradi, K.: Elasztomer felületi károsodásának végeselemes szimulációja száraz súrlódás esetén, Géptervezők és Termékfejlesztők XXIII. Országos Szemináriuma, Miskolc, 2007
N. Békési, A. Eleõd: Numerical simulation of the appearance of surface damage of rubbers under dry friction condition, Workshop on Tribology and surface engineering: theory, experiment, technologies, Berlin, 2007
Békési N., Váradi K.: EPDM kopásának végeselemes modellezése acélon történõ csúszás esetén, Mûszaki Szemle Különszám (2008) 46-50. ISSN 1454-0746, 2008
Békési N., Váradi K.: Hysteretic friction of elastomer on steel considering regular surface topography, Proceedings of 6th National Conference of Mechanical Engineering, 2008
Békési N., Váradi K.: Elasztomer-acél csúszópár hiszterézis súrlódása szabályos topográfia esetén, Gép LIX. (2008/4) 11-14. ISSN 0016-8572, 2008
Békési N., Váradi K.: Modelling sliding wear of EPDM oon steel by FEA, MITEC 2008, Proceedings of the International Scientific Conference "Material Science and Manufacturing Technology" 26-27. June 2008 Prague, ISBN 978-80-213-1792-5, 2008
Békési N., Váradi K.: Elasztomer-acél csúszópár hiszterézis súrlódása szabályos topográfia esetén, Gép LIX. (2008/4) 11-14. ISSN 0016-8572, 2008
Vas. M., Pölöskei K., Felhös D., Deák T., Czigáy T.: Experimental and FE analysis of the failure behaviour of SIC/epoxy functionally graded rings under compression load, eXPRESS Polymer Letters, Vol. 1, 109-121, (2007), 2007
Karger-Kocsis J., Felhős D.: Friction and sliding wear of “nanomodified” rubbers and their coatings: Some new developments, Tribology of Polymeric Nanocomposites (eds.: Friedrich K., Schlarb A. K.) Elsevier, Amsterdam, 304-324 (2008), ISBN 978-0-444-53155-1, 2008
D. Felhös, J. Karger-Kocsis: Tribological testing of peroxide-cured EPDM rubbers with different carbon black contents under dry sliding conditions against steel, Tribology International, Vol. 41, p.: 404-415 (2008), 2008
D. Felhös, J. Karger-Kocsis, D. Xu: Tribological testing of peroxide cured HNBR with different MWCNT and silica contents under dry sliding and rolling conditions against steel, Journal of Applied Polymer Science, Vol. 108, p.: 2840-2851 (2008), 2008
D. Felhos, D. Xu, A. K. Schlarb, K. Varadi, T. Goda: Viscoelastic characterization of an EPDM rubber and finite element simulation of its dry rolling friction, eXPRESS Polymer Letters, Vol. 2(3), p.:157-164 (2008), 2008
Czifra, Á.: A felületi mikrotopográfia orientációjának jelentősége és vizsgálata, Nemzetközi Gépész és Biztonságtechnikai Szimpózium, Budapest, 2007. november 14. CD kiadvány, 2007
Horváth, S., Czifra, Á.: Effect of Surface Waviness in Sliding Behavior of Engineering Surfaces, Gépészet 2008, Sixth conference on mechanical engineering, Budapest, 29-30 May 2008, CD G-2008-B1 p1-6, 2008
Felhős, D., Váradi, K., Friedrich, K., Tsotra, P.: Microindentation test of graded SiC/EP rings: Experimental results and FE modelling, Journal of Computational and Applied Mechanics, Vol. 6, p.: 177-188, (2005), 2005
László Konya, Károly Váradi: Wear simulation of a polymer-steel sliding pair considering temperature- and time-dependent material properties, Tribology of Polymeric Nanocomposites (eds.: Friedrich K., Schlarb A. K.) Elsevier, Amsterdam, 130-145 (2008), ISBN 978-0-444-53155-1, 2008
Kónya, L.: PEEK / acél csúszó pár kopásának szimulációja a hőfejlődés figyelembevételével, BME-OMIKK, 2005
Váradi, K , Néder, Z., Friedrich,K.: FE contact and thermal analysis of composite surfaces with different fibre orientations subjected to a sliding steel asperity, Finite Elements in Analysis and Design, 40 (2004) pp. 1475-1497, 2004
Lestyán, Z., Váradi , K., Albers, A., Arslan, A.: Finite element thermal analysis of a ceramic-steel clutch bench test rig, Gépészet 2004, Budapest, 27-28 May 2004, pp 607-611, 2004
Lestyán, Z. – Váradi , K. – Albers, A. – Arslan, A.: Finite element thermal analysis of an alumina ceramic-steel sliding friction system, 8th International Conference on Tribology, Veszprém, 2004. 06. 3-4.,pp 162-167, 2004
Felhős, D., Váradi, K , Friedrich, K.: FE modeling of microhardness and wear tests of functionally graded materials, FUDoM 05 Fnno-Ugric International Conference of Mechanics with ESI Group Symposium, 29 May - 4 June, 2005, Rackeve (Budapest), 2005
Lestyán, Z. – Váradi, K.: FE Contact and thermal simulation of an alumina-steel dry sliding friction pair, Conference CONTACT SURFACE 2005, 4th-7th of Sept. 2005 Bologna, Italy, Computer Methods and Experimental Measurement for surface effects and contact Mechanics VII., WIT P, 2005
Lestyán, Z. Váradi, K. Albers, A.: Thermal and tribological analysis of an alumina-steel dry friction system, Gépészet 2006. Proceedings of Fifth Conference on Mechanical Engineering, Bp. 2006. CD kiadvány, ISBN 9635934653, 2006
Lestyán, Z., Váradi, K., Albers, A.: Contact and thermal analysis of an alumina-steel dry sliding friction pair considering the surface roughness, Tribology International, Vol.40 (2007) pp. 982-994, 2007
Lestyán, Z.: Alumínium-oxid (Al2O3) – acél (100Cr6) súrlódó pár érintkezési és hőtani, BME-OMIKK, 2007
Váradi, K , Néder, Z., Friedrich,K.: FE contact and thermal analysis of composite surfaces with different fibre orientations subjected to a sliding steel asperity, Finite Elements in Analysis and Design, 40 (2004) pp. 1475-1497, 2004




Back »