natgillin/translations-raw huggingface dataset:
The strain hardening exponent n which defines the curvature of curve in the analysed stress zone is usually represented by a logarithmic function of the relationship between the stress values f0.2 and σ0.01 and the corresponding plastic strain.
Koeficijent nelinearnosti n, koji definira stupanj zakrivljenosti krivulje u analiziranom području naprezanja, uobičajeno se predstavlja logaritamskom funkcijom odnosa vrijednosti naprezanja f0,2 i σ0,01 i odgovarajućih plastičnih deformacija.
It has been demonstrated that the use of expression (1) provides satisfactory results in the stress region under the 0.2 % proof stress, but there are some significant deviations from experimental values in case of greater stress values.
Pokazano je da primjena izraza (1) daje zadovoljavajuće rezultate u području naprezanja ispod konvencionalne granice razvlačenja, ali da postoje značajna odstupanja od eksperimentalnih vrijednosti za veće vrijednosti naprezanja.
Mirambell and Real [27] modified the Ramberg-Osgood curve and analysed it in a new coordinate system with the beginning at point (ε0.2, f0.2), introducing as functional parameters the values fu and εu, the tangent modulus corresponding to 0.2 % proof stress E0.2, and the strain hardening exponent n0.2-u.
Mirambell i Real, [27], modificiraju Ramberg-Osgoodovu krivulju, analizirajući je u novom koordinatnom sustavu s početkom u točki (ε0,2, f0,2), uvodeći kao funkcijske parametre veličine fu i εu, tangentni modul koji odgovara konvencionalnoj granici razvlačenja E0,2 i koeficijent nelinearnosti n0.2-u.
Using tensile test results for various stainless steel grades, Rasmussen [28] simplifies the Mirambell-Real model by reducing the number of functional parameters.
Koristeći rezultate ispitivanja različitih vrsta nehrđajućeg čelika pri vlačnom opterećenju, Rasmussen [28] pojednostavljuje Mirambell-Realov model, smanjujući broj funkcijskih parametara.
The expression from [28] was inserted in EN 1993-1-4 [4].
Izraz u [28] uvršten je u EN 1993-1-4 [4].
During analysis of the Mirambell-Real model [27], Gardner, Ashraf and Nethercot [29, 30] conclude that it can
Analizirajući Mirambell-Realov model [27] Gardner, Ashraf i Nethercot [29, 30], izvode zaključak o ograničenosti njegove primjene samo na slučaj vlaka.
be used for the case of tension only.
Pri
In case of compression, the values fu i εu are missing, due to absence of contraction and section failure.
tlačnom ispitivanju izostaju veličine fu i εu, s obzirom na odsutnost kontrakcije i slom presjeka.
In that respect, the authors modify the model [27] in the stress region above f0.2 and, instead of the tensile strength fu and the corresponding total strain εu, they introduce the values that correspond to the permanent plastic strain of 1.0 %.
U tom smislu, autori modificiraju model [27] u području naprezanja iznad f0,2, i umjesto vrijednosti čvrstoće pri vlačnom naprezanju fu i odgovarajuće ukupne deformacije εu, uvode veličine koje odgovaraju trajnoj plastičnoj deformaciji od 1,0 %.
The Gardner-Nethercot expression [30] is generally applicable and exhibits a very great level of correspondence with experimental results.
Gardner-Nethercotov izraz, [30], ima opću primjenjivost i pokazuje izuzetno visoku razinu podudaranja s eksperimentalnim rezultatima.
In addition to the model describing nonlinear behaviour of material as a function of stress, the Abdella's inverse form of equation [31], representing stress as a function of strain, is also used quite often.
Osim modela koji nelinearno ponašanje materijala opisuju u funkciji naprezanja, značajnu primjenu ima i jedinstveni Abdellin inverzni oblik jednadžbe [31] koji vrijednost naprezanja predstavlja u funkciji deformacija.
Stress and strain values in the initial part of the stress and strain curve for stainless steel grade 1.4301
Vrijednosti naprezanja i deformacija u početnom dijelu krivulje naprezanje - deformacija za čelik 1.4301
Parameters that are usually used in mathematical description of the σ-ε curve are shown in Figure 2.
Slika 2. prikazuje parametre koji se uobičajeno koriste za matematičko opisivanje krivulje σ-ε.
Stainless steels are characterised by different mechanical properties in different directions with respect to the rolling direction (anisotropy), during compression and tension (nonsymmetry of material).
Nehrđajuće čelike odlikuju različita mehanička svojstva u različitim smjerovima u odnosu na smjer valjanja (anizotropija), pri tlaku i pri vlaku (nesimetrija materijala).
A negligible influence of anisotropy is found in austenitic steels only.
Zanemariv utjecaj anizotropije nalazimo jedino kod austenitnih čelika.
The influence of asymmetry is more significant and so the 0.2 % proof stress during compressive strength testing has values in longitudinal direction that are on an average by ten to fifteen percent lower when compared to the 0.2 % proof stress in longitudinal tension.
Utjecaj asimetrije je značajniji, pa tako konvencionalna granica razvlačenja u ispitivanjima pri tlačnom opterećivanju ima za uzdužni smjer vrijednosti koje su u prosjeku od 10 % do 15 % niže u odnosu na granicu razvlačenja pri uzdužnom vlaku.
This specific feature of material is known as the Bauschinger effect and is typical for materials subjected to elongation during the technological procedure for the manufacture of final products [32].
Ova specifičnost materijala poznata je kao Bauschingerov efekt i karakteristična je za materijale koji su podvrgnuti istezanju tijekom tehnološkog postupka izrade gotovog proizvoda [32].
European standards EN 10088 [9] define technical requirements for the delivery of structural stainless steels by defining minimum values for mechanical properties of materials.
Europske norme EN 10088 [9] definiraju tehničke zahtjeve isporuke za konstrukcijske nehrđajuće čelike u okviru kojih su propisane minimalne vrijednosti mehaničkih svojstava materijala.
In case of sheet steel and strips, these values are defined by standard tensile strength testing of samples oriented transversely to the direction of rolling.
U slučaju limova i traka, te su vrijednosti određene standardnim ispitivanjem na tlak poprečno orijentiranih uzoraka u odnosu na smjer valjanja.
In addition to austenitic steels in the annealed condition, the standards define a 0.2 % proof stress or tensile strength for three different levels in the cold worked condition (CP350, CP500 and CP700) and (C750, C800, C1000).
Osim za austenitne čelike podvrgnute termičkom postupku žarenja (eng. annealed condition), propisane su vrijednosti konvencionalne granice razvlačenja ili vlačne čvrstoće za tri različite razine očvršćenja utjecajem hladne deformacije (CP350, CP500 i CP700), odnosno (C750, C800, C1000).
Unlike European standards [9], the US specifications [2] cover
Za razliku od europskog [9], američki propis [2], detaljno obuhvaća
in full detail the influence of nonsymmetry and anisotropy of material.
utjecaj nesimetrije i anizotropije materijala.
Mechanical properties are systematically presented for the longitudinal and transverse stressing at tension and compression, for austenitic steels (SEI/ASCE 201, 301, 304, 316) that are heat treated (annealed) and differently hardened by cold worked procedures (1/16, 1/4 and 1/2 hard).
Mehanička svojstva dana su sustavno za uzdužni i poprečni smjer naprezanja pri vlaku i pri tlaku, za austenitne čelike (SEI/ASCE 201, 301, 304, 316), termički obrađene (eng. annaled) i različito očvršćene postupcima hladne deformacije (1/16, 1/4 i 1/2 hard).
Minimum values of 0.2 % proof stress f0,2, tensile strength fu, modulus of elasticity E, and strain hardening exponent n, are compared in Table 1 for structural austenitic steel grade 1.4301 (SEI/ASCE 304) according to European [4, 9] and the US standards [2].
U tablici 1. usporedno su prikazane minimalne vrijednosti konvencionalne granice razvlačenja f0,2, vlačne čvrstoće fu, modula elastičnosti E i koeficijenta nelinearnosti n za konstrukcijski austenitni čelik 1.4301 (SEI/ASCE 304) prema europskim [4, 9] i američkim normama [2].
Austenitic stainless steel is a highly ductile material with the elongation after fracture of 40 % to 60 % , which is almost two times more when compared to equivalent carbon steel values.
Austenitni nehrđajući čelik je izrazito duktilan materijal s deformacijom pri lomu uzorka od 40 % do 60 %, što je gotovo dva puta više u odnosu na ekvivalentne vrijednosti kod ugljičnih čelika.
This property is of special significance for dynamically loaded structures and structures exposed to impact.
Ova je značajka posebno važna kad su posrijedi dinamički opterećene konstrukcije i konstrukcije izložene udaru.
A significant plasticisation capacity enables the use of plastic analysis during calculation, and redistribution of influences between structural elements.
Značajan kapacitet plastifikacije omogućava primjenu plastične analize pri proračunu i preraspodjelu utjecaja u elementima konstrukcije.
The thermal expansion for austenitic stainless steel in the temperature range from 20 to 500°C amounts to 18x10-6 1/°C, which is by about 50 percent more compared to carbon steel, while the thermal conductivity is almost three times smaller, and amounts to 15 W/mK at 20°C.
Koeficijent temperaturne dilatacije austenitnih nehrđajućih čelika u temperaturnom opsegu od 20 do 500°C ima vrijednost 18·10-6 1/°C, što je približno 50 % više u odnosu na ugljični čelik, dok je toplinska vodljivost gotovo tri puta manja, i na temperaturi od 20 °C iznosi 15 W/mK.
This causes higher levels of residual temperature stress and local deformation in the welding zone, especially in case of thin walled welded elements.
Ovo uzrokuje pojavu veće razine zaostalih temperaturnih naprezanja i lokalnih deformacija u zoni zavara, posebno kod zavarenih elemenata male debljine stijenke.
Unlike carbon steel, due to high nickel content, most austenitic stainless steels are characterized by stability of mechanical properties at higher temperatures.
Za razliku od ugljičnog čelika, zbog visokog udjela nikla, većinu austenitinih nehrđajućih čelika odlikuje postojanost mehaničkih svojstava na povišenim temperaturama.
In the zone of high temperatures from 600 to 800°C, the normalised value of 0.2 % proof stress (as related to ambient conditions) is by up to four times greater and in case of modulus of elasticity almost seven times greater, compared to carbon steel [33].
U području visokih temepratura od 600 do 800°C, normalizirana vrijednost konvencionalne granice razvlačenja (u odnosu na uvjete okoline) je i do četiri puta veća, a u slučaju modula elastičnosti gotovo sedam puta veća nego kod ugljičnih čelika [33].
This fact, confirmed by numerous tests, influences reduction and even elimination of the need to use various fire protection systems in case of load bearing structural elements.
Ova činjenica, potvrđena brojnim ispitivanjima, utječe na to da se smanjuje, pa i isključi potreba za različitim sustavima zaštite od požara kod nosivih konstrukcijskih elemenata.
3. Influence of cold forming on mechanical properties of material
3. Utjecaj hladnog oblikovanja na mehanička svojstva materijala
Mechanical properties of austenitic stainless steels greatly improve by cold forming.
Mehanička svojstva austenitnih nehrđajućih čelika značajno se povećavaju hladnim oblikovanjem.
As a response to deformation, the material exhibits a hardening effect as manifested through an increase in the yield strength, smaller increase in tensile strength,
Kao odgovor na deformaciju, javlja se efekt očvršćivanja materijala praćen povećanjem granice razvlačenja, manjim povećanjem vlačne čvrstoće i
and reduction in ductility.
smanjenjem duktilnosti.
The nature and scope of the change depends on the chemical composition, type of heat treatment, and the value of plastic deformation to which the material is exposed.
Priroda i obujam promjene uvjetovani su kemijskim sastavom, vrstom termičke obrade i veličinom plastične deformacije kojoj je materijal izložen.
The comparison of stress-strain curves obtained by tensile strength testing for coupons taken from the corner of cold-formed cross section (c) and from the virgin material (v) for stainless steel grade 1.4301 is shown in Figure 3.
Slika 3. usporedno prikazuje krivulje naprezanje - deformacija dobivene ispitivanjem pri vlačnom opterećivanju uzoraka uzetih iz kuta profila (c) i osnovnog materijala (v).
In addition, the welding in the regions of bending of cold-formed sections degrades mechanical properties and brings them back almost to the pre-cold-forming level.
Također, zavarivanje u zonama presavijanja hladno oblikovanih profila pogoršava mehanička svojstva i vraća ih gotovo na razinu prije hladnog oblikovanja.
Cruse and Gardner [34] propose equations for predicting the 0.2 % proof stress and ultimate tensile strength at the flat part of the cold-rolled cross-section, but also the 0.2 % proof stress in the corner of the press-braked and cold-rolled stainless steel sections.
Cruse i Gardner, [34], predlažu jednadžbe kojima se procjenjuje veličina konvencionalne granice razvlačenja i čvrstoće pri vlaku u ravnom dijelu hladno valjanog poprečnog presjeka, ali i konvencionalne granice razvlačenja u kutu prešanog i hladno valjanog profila od nehrđajućeg čelika.
Mechanical properties for stainless steel grade 1.4301 according to [2, 4, 9]
Mehanička svojstva materijala za čelik 1.4301 prema [2, 4, 9]
Although stainless steel is most often used in construction industry as a cold-formed product, the influence of cold work on the improvement of mechanical properties is not comprised in European [4] and American [2] standards for stainless steel.
Iako nehrđajući čelik u građevinarstvu ima najveću primjenu kao hladno oblikovani proizvod, utjecaj hladne deformacije na poboljšanje mehaničkih svojstava nije obuhvaćen europskim [4] i američkim [2] normama za nehrđajuće čelike.
According to EN 1993-1-3 [6], the expression for the average 0.2 % proof stress of cold-formed cross sections is not applied in case of stainless steel elements.
Izraz za prosječnu granicu razvlačenja hladno oblikovanog poprečnog presjeka, prema normi EN 1993-1-3 [6], nema primjenu u slučaju elemenata od nehrđajućeg čelika.
Favourable cross-section forming using cold forming procedures improves mechanical properties of material, but also the resistance of cross-section to local buckling, which is significant in terms of rationalisation of material consumption, especially considering the high price of stainless steel.
Pogodnim oblikovanjem poprečnog presjeka postupcima hladnog oblikovanja poboljšavaju se mehanička svojstva materijala, ali i nosivost presjeka na izbočivanje, što je značajno u smislu racionalizacije utroška materijala, posebno ako se uzme u obzir visoka cijena nehrđajućeg čelika.
4. Residual stress
4. Zaostala naprezanja
The imperfection of real elements - residual stresses and geometrical imperfections - can greatly affect the ultimate resistance of compression members.
Nesavršenosti stvarnih elemenata - zaostala naprezanja i geometrijske imperfekcije mogu znatno utjecati na smanjenje granične nosivosti tlačnih elemenata.
Cruise and Gardner [36] conducted in 2008 an expensive research program aimed at determining the levels and distribution of residual stresses for hot-rolled, cold-formed and welded I-sections made of stainless steel.
Cruise i Gardner, [36], su 2008. godine proveli opsežan istraživački program radi određivanja razine i raspodjele zaostalih naprezanja kod vruće valjanih, hladno oblikovanih i zavarenih I profila od nehrđajućih čelika.
Proposed bending residual stress model for press braked and cold-rolled sections, [36]
Intenzitet i raspodjela zaostalih naprezanja uslijed savijanja kod hladno oblikovanih presjeka, [36]
In case of cold-formed sections, typical values of longitudinal stress due to bending have their maximum at corner section, where a significant local plasticisation of material occurs due to cold working, while in case of hollow cold-rolled sections the stress distribution follows an inverse pattern, as shown in Figure 4.
U slučaju hladno oblikovanih profila, karakteristične vrijednosti uzdužnih naprezanja uslijed savijanja imaju maksimum u prijevojima profila, gdje je zbog savijanja došlo do značajne lokalne plastifikacije materijala, dok je u slučaju šupljih hladno valjanih profila raspodjela naprezanja po inverznom obrascu, slika 4.
A rectangular distribution along the wall thickness, and tensile stress at external areas of cross-section, can be assumed in both cases.
U oba slučaja vrijedi pretpostavka o pravokutnoj raspodjeli po debljini stijenke i vlačnim naprezanjima na vanjskoj površini presjeka.
In case of welded I-sections, the distribution of residual stress with the maximum tensile stresses in the weld regions, and lower compressive stress values in other parts of cross-section, were confirmed.
U slučaju zavarenih I-presjeka, potvrđena je raspodjela zaostalih naprezanja s maksimalnim vlačnim naprezanjima u području spoja i nižim vrijednostima tlačnih naprezanja u ostalim dijelovima presjeka.
Analytical residual-stress distribution models for welded I-sections according to [36] are proposed in Figure 5.
Slika 5. prikazuje analitičke modele raspodjele zaostalih naprezanja kod zavarenih I-presjeka prema [36].
Proposed membrane residual stress model for welded I-sections [36]
Model raspodjele zaostalih uzdužnih naprezanja kod zavarenog I-presjeka [36]
5. Resistance of cross-section to compression
5. Nosivost poprečnog presjeka na tlak
In case of elastoplastic materials, the theory of elastic buckling can be used in the initial part of stress only.
Elastična teorija izbočavanja kod elastoplastičnih materijala može se primijeniti samo u početnom području naprezanja.
Based on conclusion reached by Stowel (1948), Bleich [37] defines the expression for the critical local buckling stress σcr,inel of a rectangular plate in the inelastic stress range , as a function of the tangent modulus Et:
Na osnovi zaključaka do kojih je došao Stowell (1948.), Bleich, [37], definira izraz za kritično naprezanje izbočavanja tlačno opterećene pravokutne ploče u neelastičnom području σcr,inel, u funkciji tangentnog modula Et:
where η is the plastic reduction coefficient, while kσ is the buckling coefficient that has the same value as in the elastic stress range.
gdje je η plastični koeficijent redukcije, a kσ koeficijent izbočavanja koji ima istu vrijednost kao u elastičnom području naprezanja.
According to [2], the bearing capacity of crosssections is determined as the multiplication of gross cross sectional area A and the allowed compressive stress σb that is obtained by reducing the critical buckling stress σcr,inel, which is not greater than the 0.2 % proof stress f0.2.
Prema [2], nosivost presjeka se određuje kao rezultat bruto površine presjeka A i dopuštenog tlačnog naprezanja σb koji se dobije redukcijom kritičnog naprezanja izbočavanja σcr, a koji nije veći od konvencionalne granice razvlačenja f0,2.
Jelena Dobrić, Zlatko Marković, Dragan Buđevac, Željko Flajs
Građevinar 2/2015
This design concept, based on the analysis of behaviour of elastoplastic materials with the bilinear stress-strain relationship, does not take into account the influence of gradual yielding of material that is exhibited by austenitic stainless steels.
utemeljen na analizi ponašanja elastoplastičnih materijala s bilinearnom vezom između naprezanja i deformacija, ne uzima u obzir utjecaj postupne plastifikacije materijala koji posjeduju austenitni nehrđajući čelici.
According to [4], the cross-sections compression resistance is defined as the multiplication of the 0.2 % proof stress f0.2 and the gross cross-section area (class 1, 2 or 3), or the effective cross-section area in case of class 4.
Prema [4], proračunska nosivost presjeka određuje se kao umnožak konvencionalne granice razvlačenja f0.2 i bruto površine (klasa 1, 2 ili 3), odnosno efektivne površine presjeka u slučaju klase 4.
Taking as the basis the significantly greater number of available experimental data during analysis of behaviour of stub columns subjected to pure compression and beams subjected to bending (2008), Gardner and Theofanous [39] correct the existing slenderness limit values for cold formed and welded stainless steel cross sections according to [4] and greatly harmonise these values with those applicable to carbon steels.
Uzimajući kao osnovu značajno veći broj dostupnih eksperimentalnih podataka pri analizi ponašanja kratkog stupa uslijed centričnog tlaka i grednih nosača na savijanje (2008.), Gardner i Theofanous, [39], korigiraju postojeće vrijednosti za granične vitkosti kod hladno oblikovanih i zavarenih poprečnih presjeka od nehrđajućih čelika prema [4], i u značajnoj mjeri usklađuju ih s vrijednostima koje vrijede za ugljične čelike.
Continuous strength method
Metoda kontinuirane čvrstoće
The effective cross-section concept is a method by which the load bearing capacity of cross sections is defined as a function of the yield strength, as maximum limit values of stress that can be attained in cross-section.
Koncept efektivnog presjeka je metoda kojom se kapacitet nosivosti poprečnog presjeka određuje u funkciji granice razvlačenja, kao maksimalne, granične vrijednosti naprezanja koja se u presjeku može dostići.
In case of austenitic stainless steel, this method neglects significant influence strain hardening of material due to cold working, which as a consequence may provide conservative results, especially in case of stocky crosssections whose bearing capacity is defined with stress values in excess of the 0.2 % proof stress.
Kod austenitnog nehrđajućeg čelika se ovom metodom zanemaruje značajan utjecaj očvršćivanja uslijed deformacije, što za posljedicu može dati konzervativne rezultate, pogotovo kod punih presjeka čiji je kapacitet nosivosti određen većim vrijednostima naprezanja u odnosu na granicu razvlačenja.
Model of material according to continuous strength method
Model materijala prema metodi kontinuirane čvrstoće
The continuous strength method (CSM) [40] is a modern approach to the evaluation of the cross-section buckling that has been developed in recent years at the Imperial College in London, as a result of extensive study of the behaviour of stainless steel elements subjected to compression and bending.
Metoda kontinuirane čvrstoće, [40], predstavlja suvremeni pristup u vrednovanju utjecaja izbočavanja poprečnog presjeka koji je razvijen posljednjih godina na Sveučilištu Imperial u Londonu, kao rezultat opsežnih istraživanja u ponašanju elemenata od nehrđajućeg čelika opterećenih na tlak i savijanje.
The very bases of this method are: the continuous relation between the cross-section slenderness and deformation capacity, material nonlinearity, and significant influence of strengthening material during the cold forming process.
Osnova metode je kontinuirana veza između vitkosti poprečnog presjeka i kapaciteta deformacije, materijalna nelinearnost i značajan utjecaj ojačanja uslijed deformacije.
The continuous strength method can be applied for cross-sections whose relative slenderness λp amounts to less than 0.68.
Metoda kontinuirane čvrstoće ima primjenu kod poprečnih presjeka čija relativna vitkost λp ima vrijednost manju od 0,68.
This value defines the limit between slender cross-sections where the bearing capacity is exhausted due to local buckling in the elastic stress region, and nonslender cross-sections where buckling occurs in inelastic region.
Tom je vrijednošću određena granica između vitkih poprečnih presjeka kod kojih do iscrpljenja nosivosti dolazi uslijed izbočavanja u elastičnom području naprezanja i punih presjeka kod kojih se izbočavanje događa u neelastičnom području.
The deformation capacity of cross section is expressed in a normalised form and, in case of non-slender cross-sections, it represents the ratio of value obtained by subtracting the plastic strain at the 0.2 % proof stress from the actual local buckling strain εcsm(=εlb-0.002), and the elastic strain corresponding to the 0.2 % proof stress ε0.2,el(=f0.2/E).
Kapacitet deformacije poprečnog presjeka izražava se u normaliziranom obliku, i kod punih presjeka predstavlja odnos deformacije koja odgovara vrijednosti graničnog opterećenja pri kojem dolazi do izbočavanja, εcsm(=εlb-0,002) i elastičnog dijela deformacije pri granici razvlačenja ε0.2,el(=f0,2/E).