Title
Razvoj i optimizacija aluminijumskih nanokompozita za izradu triboloških elemenata
Creator
Gajević, Sandra, 1989-, 18333031
Copyright date
2021
Object Links
Select license
Autorstvo-Nekomercijalno-Bez prerade 3.0 Srbija (CC BY-NC-ND 3.0)
License description
Dozvoljavate samo preuzimanje i distribuciju dela, ako/dok se pravilno naznačava ime autora, bez ikakvih promena dela i bez prava komercijalnog korišćenja dela. Ova licenca je najstroža CC licenca. Osnovni opis Licence: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/rs/deed.sr_LATN. Sadržaj ugovora u celini: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/rs/legalcode.sr-Latn
Language
Serbian
Cobiss-ID
Inventory ID
D-3466
Theses Type
Doktorska disertacija
description
Datum odbrane: 22.09.2021.
Other responsibilities
mentor
Stojanović, Blaža, 1974-, 13551719
predsednik komisije
Vencl, Aleksandar, 1974-, 12885351
član komisije
Miloradović, Nenad, 1968-, 19061351
član komisije
Vujanac, Rodoljub, 1977-, 23077735
član komisije
Miletić, Ivan, 1976-, 24061287
član komisije
Matejić, Miloš, 1988-, 23269479
Academic Expertise
Tehničko-tehnološke nauke
University
Univerzitet u Kragujevcu
Faculty
Fakultet inženjerskih nauka
Alternative title
Development and optimization of aluminum nanocomposites for production of tribological elements
Publisher
[S. N. Gajević]
Format
144 lista
Abstract (sr)
Pri razvoju i proizvodnji novih materijala i elemenata eksperiment ima
značajnu ulogu. Pristup eksperimentalnom istraživanju ne može se zamisliti bez
upotrebe dizajna eksperimenta čijom primenom se pristupa sistematskom načinu
planiranja eksperimenta, izvođenju i interpretaciji rezultata eksperimenata.
Za potrebe ovog rada su razvijeni, a u radu su analizirani novi nanokompoziti
sa A356 osnovom ojačani SiC i Al2O3 nanočesticama različitih veličina i sadržaja. U
okviru ispitivanja određene su i prikazane fizičke i mehaničke karakteristike
nanokompozita. U radu su sprovedena tribološka ispitivanja primenom dizajna
eksperimenta za prvu seriju materijala koji do trenutka proizvodnje nisu bili predmet
ranijih istraživanja. Nanokompoziti su proizvedeni sa malim masenim sadržajem
ojačavajućih nanočestica primenom modifikovanog kompokasting procesa. Ostvareni
eksperimentalni rezultati prvom serijom materijala ukazali su na pravac i tok razvoja
nanokompozita sa novim sadržajem ojačavača. Druga faza istraživanja nanokompozita
je usmerena na tribološka ispitivanja jer se prvom serijom materijala dokazalo da nije
ostvareno značajno poboljšanje u mehaničkim i tribološkim karakteristikama
nanokompozita. Izvršena je analiza pohabanih površina nanokompozita što je od
velikog značaja za praktičnu primenu ovih materijala. Primenom optimizacionih
metoda izvršena je višekriterijumska optimizacija i određena optimalna
kombinacija faktora kojom se postižu najbolje karakteristike nanokompozita. Na
osnovu eksperimentalnih istraživanja ostvarenih u ovoj disertaciji može se
zaključiti da su ostvarena poboljšanja u mehaničkim i tribološkim karakteristikama
nanokompozita u poređenju sa osnovnom legurom.
Područje primene aluminijumskih nanokompozita neprekidno se širi s
obzirom na kombinaciju svojstava koja se mogu postići dodavanjem različitih
ojačavača. Dobijene karakteristike razvijenih nanokompozita omogućavaju njihovo
korišćenje pri modeliranju i naponsku analizu različitih mašinskih elemenata u
CAD softveru. Izvršena je numerička analiza zupčastih parova i ustanovljeno je da se
maksimalne vrednosti ekvivalentnog napona javljaju u podnožju zubaca spregnutih
zupčanika. Primenom nanokompozita za izradu zupčastog para može se postići veći
prenos snage u odnosu na zupčasti par izrađen od osnovne legure, zatim smanjuje se
pojava inicijalnih prslina, masa prenosnika, i nivo buke i vibracije u zupčastim
prenosnicima manjih snaga, a povećava se njihova otpornost na habanje.
Abstract (en)
The experiment has a significant role in the development and production of new
materials and machine elements. An approach to experimental research cannot be imagined without design of experiment usage, which repesents a systematic way of planning an experiment, performing and interpreting the experiments results.
For the purposes of this thesis, new nanocomposites with A356 base reinforced with SiC
and Al2O3 nanoparticles of different sizes and contents were developed and analyzed. Within
this research, the physical and mechanical characteristics of nanocomposites were determined
and presented. Tribological tests were performed using the design of experiment for the first
series of materials that were not the subject of previous research, in today’s literature sources,
until the time of production. Nanocomposites were produced with a low mass content of
reinforcing nanoparticles using a modified compocasting process. The achieved experimental
results with the first series of materials indicated the direction and course of development of
nanocomposites with a new content of reinforcements. The second phase of nanocomposite
research is focused on tribological tests because the first series of materials didn’t proved the
significant improvement in the mechanical and tribological characteristics of nanocomposites
is achieved. The analysis of worn surfaces of nanocomposites was performed, which is of great
importance for the practical application of these materials. By applying optimization methods,
multicriteria optimization was performed and the optimal combination of factors was
determined for which gives the nanocomposites of the best characteristics. Based on the
experimental research achieved in this dissertation, it can be concluded that improvements have
been made both in the mechanical and tribological characteristics of nanocomposites compared
to the base alloy.
Application field of aluminum nanocomposites is constantly expanding due to the
combination of properties that can be achieved by adding different reinforcements. The
obtained characteristics of the developed nanocomposites enable their usage in modeling and
stress analysis of various machine elements in CAD software. Stress analysis of gear pairs was
performed and it was concluded that the maximum values of equivalent stress occur at the base
of the teeth of the coupled gears. The use of nanocomposites for the production of gear pair can
achieve a higher power transmission compared to the gear pair made of base alloy, then reduces
the occurrence of initial cracks, gear mass, and noise and vibration levels in gears of lower
power, and increases their wear resistance.
Authors Key words
nanokompozit, aluminijum, planiranje eksperimenta, optimizacija,
habanje, trenje, zupčasti par.
Authors Key words
nanocomposite, aluminum, design of experiment, optimization, wear, friction, gear
pair.
Classification
66.017:546.62(043.3)
Type
Tekst
Abstract (sr)
Pri razvoju i proizvodnji novih materijala i elemenata eksperiment ima
značajnu ulogu. Pristup eksperimentalnom istraživanju ne može se zamisliti bez
upotrebe dizajna eksperimenta čijom primenom se pristupa sistematskom načinu
planiranja eksperimenta, izvođenju i interpretaciji rezultata eksperimenata.
Za potrebe ovog rada su razvijeni, a u radu su analizirani novi nanokompoziti
sa A356 osnovom ojačani SiC i Al2O3 nanočesticama različitih veličina i sadržaja. U
okviru ispitivanja određene su i prikazane fizičke i mehaničke karakteristike
nanokompozita. U radu su sprovedena tribološka ispitivanja primenom dizajna
eksperimenta za prvu seriju materijala koji do trenutka proizvodnje nisu bili predmet
ranijih istraživanja. Nanokompoziti su proizvedeni sa malim masenim sadržajem
ojačavajućih nanočestica primenom modifikovanog kompokasting procesa. Ostvareni
eksperimentalni rezultati prvom serijom materijala ukazali su na pravac i tok razvoja
nanokompozita sa novim sadržajem ojačavača. Druga faza istraživanja nanokompozita
je usmerena na tribološka ispitivanja jer se prvom serijom materijala dokazalo da nije
ostvareno značajno poboljšanje u mehaničkim i tribološkim karakteristikama
nanokompozita. Izvršena je analiza pohabanih površina nanokompozita što je od
velikog značaja za praktičnu primenu ovih materijala. Primenom optimizacionih
metoda izvršena je višekriterijumska optimizacija i određena optimalna
kombinacija faktora kojom se postižu najbolje karakteristike nanokompozita. Na
osnovu eksperimentalnih istraživanja ostvarenih u ovoj disertaciji može se
zaključiti da su ostvarena poboljšanja u mehaničkim i tribološkim karakteristikama
nanokompozita u poređenju sa osnovnom legurom.
Područje primene aluminijumskih nanokompozita neprekidno se širi s
obzirom na kombinaciju svojstava koja se mogu postići dodavanjem različitih
ojačavača. Dobijene karakteristike razvijenih nanokompozita omogućavaju njihovo
korišćenje pri modeliranju i naponsku analizu različitih mašinskih elemenata u
CAD softveru. Izvršena je numerička analiza zupčastih parova i ustanovljeno je da se
maksimalne vrednosti ekvivalentnog napona javljaju u podnožju zubaca spregnutih
zupčanika. Primenom nanokompozita za izradu zupčastog para može se postići veći
prenos snage u odnosu na zupčasti par izrađen od osnovne legure, zatim smanjuje se
pojava inicijalnih prslina, masa prenosnika, i nivo buke i vibracije u zupčastim
prenosnicima manjih snaga, a povećava se njihova otpornost na habanje.
“Data exchange” service offers individual users metadata transfer in several different formats. Citation formats are offered for transfers in texts as for the transfer into internet pages. Citation formats include permanent links that guarantee access to cited sources. For use are commonly structured metadata schemes : Dublin Core xml and ETUB-MS xml, local adaptation of international ETD-MS scheme intended for use in academic documents.