آنالیز خستگی

[spow 44197]

به شكست مواد ، در نتيجه بارگذاري متناوب ، خستگي گفته مي‌شود. آشنايي با پديده خستگي و بررسي آن از اهميت خاصي برخوردار است چرا كه قطعات زيادي در ماشين‌آلات و سازه‌هاي مختلف استفاده مي‌شود كه تحت بارگذاري متغير قرار دارند. با اينكه اين بارهاي متناوب از حد تحمل قطعات كمترند و در ظاهر نبايد آسيبي به قطعه وارد شود اما با گذشت قطعه زمان بسياري از آنها مستهلك شده و مي‌شكنند. (به عنوان مثال مي‌توان به مته‌هاي ابزار ، محور چرخ اتومبيل و پل‌ها اشاره كرد كه در تمام اين موارد ، قطعات تحت بارگذاري متغير قرار مي‌گيرند).

در واقع ما براي استفاده از مواد مختلف در طراحي يك ماشين يا سازه كه تحت بار تناوبي قرار مي‌گيرد فقط نمي‌توانيم به حد مجاز تنش‌ها در آن ماده اكتفا كنيم و بايد عمر خستگي مواد را نيز در نظر بگيريم.

با توجه به مطالب فوق مي‌توانيد ضرورت بررسي پديده خستگي را دريابيد

 

 

برای مطالعه بیشتر مقالات زیر را دانلود کنید

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

[spow 44197]

مكانيك شكست، بررسي فرايند رشد ترك در يك قطعه تحت حوزه معين تنش مي‌باشد. با فهم مكانيزم شكست در سنگ ها مي‌توان در طراحي سازه‌هاي سنگي با كنترل رشد ترك، كاربردهاي فراواني يافت. ميزان مقاومت ماده در برابر جوانه‌زني و پيشرفت ترك، چقرمگي شكست ناميده مي‌شود و به عنوان مهم‌ترين پارامتر ترك در مكانيك شكست مورد استفاده قرار مي‌گيرد. به منظور تعيين مقدار چقرمگي شكست مواد تست هاي ويژه‌اي بر روي نمونه‌هاي تركدار صورت مي‌پذيرد. يكي از تست‌هاي متداول چقرمگي شكست مواد سنگي تست بارگذاري كششي بر روي نمونه CNSR مي‌باشد كه توسط استاندارد ISRM معرفي و تاييد شده است. در اين تحقيق يك مدل اجزاء محدود سه بعدي از اين قطعه مدل سازي و تحليل شده، به دنبال آن پارامترهاي موثر نوك ترك استخراج شده‌اند. بررسي روند تغييرات اين پارامترها در كليه نقاط جبهه ترك و با افزايش طول ترك به منظور فهم مكانيزم شكست صورت پذيرفته است.

واژه‌هاي كليدي: مكانيك شكست- مكانيك سنگ- روش اجزاء محدود- چقرمگي پيش گفتار:

مكانيك شكست به بررسي رشد ترك و مكانيزم شكست مي‌پردازد كه مبناي آن اصلاحات و تعميمات ايروين بر روي تئوري شكست گريفيس بوده است [1]. در واقع مكانيزم شكست شرحي كمي بر فرايند شكست يك قطعه بكر توسط رشد ترك مي‌باشد. حوزه مكانيك شكست دربرگيرنده روابط ميان ماكزيمم تنش مجاز، اندازه و محل ترك، سرعت رشد ترك ناشي از اثرات محيطي، امكان جلوگيري از حركت ترك‌ها وغيره مي‌باشد. ترك‌ها و ناپيوستگي‌ها از ويژگي‌هاي متداول توده‌هاي سنگي مي‌باشند و هر فعاليت تحريك‌كننده در توده‌هاي سنگي (مانند زلزله، انفجارسنگ در معادن، تخريب شيب هاي سنگي و...) ممكن است سبب جابجايي آنها در امتداد شكست‌هاي موجود و يا پيدايش شكست‌هاي جديد گردد. از طرفي ديگر مي‌توان به كمك پديده شكست، فرايندهايي كاربردي بر سنگ‌ها انجام داد (مانند شكست‌هاي هيدروليك، سوراخ‌كاري، برش، انفجار، پودرسازي، آسياب كردن و...) . رهيافت مكانيك شكست در مواد سنگي بطور عمده جوانه‌زني و رشد ترك (يا ترك‌هاي) خاص را در مواد سنگي و تحت حوزه تنش معين مورد مطالعه قرار مي‌دهد. اين ترك (يا تر ك‌هاي) خاص مي‌تواند از پيش در نمونه سنگي موجود بوده و يا طي فرآيند افزايش بار بوجود آيد. رشد ترك اغلب ماهيتي ناگهاني و ناپايدار دارد. چقرمگي شكست به عنوان بارزترين پارامتر شكست بيانگر مقاومت ماده سنگي در برابر رشد ترك مي‌باشد. در اغلب مواد سنگي شبه ترد دليل اصلي شكست، رشد ترك است. بدين سبب تخمين مقدار چقرمگي شكست جهت فهم رفتار سازه‌هاي سنگي از اهميت ويژه‌اي برخوردار است. تست‌هاي چقرمگي شكست با ساير تست‌هاي استحكام موجود در مكانيك سنگ تفاوت عمده‌اي دارد، زيرا نمونه‌هاي تست بايد داراي تركي تعريف شده با مشخصات هندسي معين باشد تا بتوان اثرات ترك را در حوزه مكانيك شكست بررسي نمود.

بررسي هاي اوليه علمي مكانيك شكست سنگ در ابتدا بر روي كاربرد تئوري تعادل انرژي گريفيس و معيار تنش ماكزيمم و اصلاحات و تعميمات متعدد آن متمركز بود. شناخت مكانيزم شكست ترد سنگ موجب پيشرفت قابل توجهي در تحقيقات مكانيك سنگ گرديد. از طرفي ديگر نقش مهم مكانيك شكست الاستيك خطي در ارتباط با مسائل مكانيك سنگ‌ها شناخته شد. كاربردهاي ابتدايي LEFM در مهندسي سنگ بر مبناي مفاهيم نرخ آزادسازي انرژي كرنشي بحراني ايروين (Gc) استوار بود. بينياوسكي از اين مفهوم در مطالعه انفجارسنگ‌ها استفاده كرد و آن را ابزاري مفيد در فهم مكانيزم انفجار سنگ‌ها در معادن عميق سنگ سخت كه فرايند شكست ناگهاني از خود نشان مي‌دادند، يافت.[2],[3] در اوايل دهه 1970مفاهيم پيشرفته‌تر و كارآمدتري از مكانيك شكست به‌منظور شرح رفتار سنگ‌ها بكار گرفته شد و چقرمگي شكست به عنوان خاصيت ذاتي مهم سنگ‌ها اندازه‌گيري شد كه بيانگر مقدار استحكام يا مقاومت در برابر جوانه‌زني و رشد ترك مي باشد[ 4].

پديده رشد ترك در مواد سنگي مسأله پيچيده‌اي است و اغلب نيازمند تكنيك‌هاي پيشرفته‌اي جهت پيش‌بيني هندسه شكست مي‌باشد. فرايند شكست با جوانه‌زني ترك شروع مي‌شود كه وابسته به چقرمگي شكست است و بنابراين دقت هرگونه مدل‌سازي و نتايج آن به مقدار چقرمگي شكست سنگ بستگي دارد. از اين رو تعيين مقدار چقرمگي شكست اهميت ويژه‌اي دارد. اولين تلاش‌ها توسط اشميت به منظور تعيين مقدار چقرمگي شكست سنگ‌ها بر مبناي روش تست استانداردي صورت پذيرفت كه براي اندازه‌گيري چقرمگي شكست كرنش صفحه‌اي مواد فلزي پيشنهاد شده بود [5]. به دنبال آن كارهاي آزمايشگاهي فراواني جهت تعيين چقرمگي شكست سنگ‌هاي مختلف با استفاده از نمونه‌هايي متفاوت صورت گرفت [6] و[7] و[8]. صحت نتايج روش‌هاي تست تدوين‌شده نيازمند نمونه‌هايي با ابعاد هندسي بزرگ و هزينه‌هاي گران ماشين‌كاري بود كه در عمل تهيــه آنهــا از موادسنــگي گاهــي غيرممكــن و يا غيرعمــلي بود تا اينكـــه نمونه‌هـــاي Core Based Chevron Notched Specimens معرفي شدند كه نسبت به ساير نمونه‌ها مزاياي متعددي داشتند [9] .

به دنبال مطالعات وسيع صورت گرفته، انجمن بين‌المللي مكانيك سنگ (ISRM) جهت تعيين چقرمگي شكست مودI مواد سنگي سه آزمايش استاندارد معرفي كرده است. تست اول، آزمايش بارگذاري كششي بر نمونهChevron Notched Short Rod ، آزمايش دوم، آزمايش بارگذاري خمشي سه نقطه‌اي بر نمونهChevron Notched Round Bar و آزمايش سوم، آزمايش بارگذاري فشاري قطري بر نمونه Chevron Notched Brazilian Disk مي باشد [11],[10] . با پذيرش اين نمونه‌ها توسط محققين مكانيك سنگ نتايج آزمايش‌هاي چقرمگي شكست همسان و قابل مقايسه شدند. از طرفي هم زمان، مطالعات تحليلي و مدل‌سازي‌هاي عددي متعددي بر فرايند جوانه‌زني و رشد ترك صورت گرفته است و آزمايش‌هاي آزمايشگاهي با تحليل‌هاي اجزاء محدود همراه بوده است[13],[12]. به‌منظور تعيين چقرمگي شكست ماده سنگي توسط هر يك از نمونه‌هاي آزمايشگاهي فوق‌الذكر لازم است كه رابطه موجود بين ضريب شدت تنش KI با بار اعمالي بر نمونه محاسبه گردد. براي قطعات و نمونه‌هاي ساده روابط تحليلي براي ضريب شدت تنش موجود مي‌باشد. ولي براي نمونه‌هاي آزمايشگاهي پيچيده‌تر مانند نمونه(Chevron Notched Short Rod) CNSR استفاده از روش‌هاي عددي مانند روش اجزاء محدود اجتناب‌ناپذير خواهد بود. در اين مقاله يك مدل اجزاء محدود سه بعدي از نمونه CNSR ايجاد شده و براي طول ترك‌هاي مختلف مقدار KI و همچنين ترم تنش T در اين قطعه محاسبه مي‌گردد.

 

متن اصلي:

قطعه CNSR و پارامتر هاي ترك

تصوير سه‌بعدي نمونهCNSR در شكل (1) نشان داده شده است. مطابق شكل، نمونه داراي هندسه‌اي استوانه‌اي شكل مي‌باشد كه شيارهاي بسيار ظريفي در راستاي يكي از صفحات تقارن استوانه در آن ايجاد شده است. همانطور كه از شكل (2) مشاهده مي‌شود، نحوه ايجاد شيار بگونه‌اي است كه دو نيمه استوانه در يك سطح مثلثي (هاشور خورده) به هم متصل مي‌باشند. با اعمال بار به لبه‌هاي بالايي قطعه (طبق شكل (1)) و افزايش آن، تركي در راس مثلث به وجود آمده، سريعاً به سمت قاعده مثلث رشد مي‌كند. باتوجه به تقارن هندسه و بارگذاري نسبت به صفحه ترك، وجوه ترك تحت بار كششي قرار گرفته، شكست از نوع مود I خالص مي‌باشد.

جهت محاسبه مقدار چقرمگي شكست، به اندازه‌گيري طول ترك يا جابجايي فك‌هاي بارگذاري نيازي نيست و تنها ماكزيمم بار شكست ثبت مي‌شود. از ديگر مزاياي آن در مقايسه با ساير نمونه‌ها سهولت ساخت و هزينه‌هاي پايين‌تر توليد آن مي‌باشد. به منظور بررسي پارامتر‌هاي مهم در فرآيند رشد ترك در قطعه CNSR ، ابتدا لازم است تنش‌هاي موجود در اطراف يك ترك مرور شوند.

به موجب مطالعاتي كه توسط ويليامز در مورد نحوه توزيع تنش در اطراف نوك ترك تحت مودI انجام شده است مي‌توان تنشهاي الاستيك اطراف نوك ترك را توسط سريهايي بيان نمود [14] . با حذف ترمهاي مرتبه بالا در اين سري‌ها، معادلات تنش در نزديكي نوك ترك مطابق شكل (3) به فرم زير نوشته مي شوند:

كه در آن r و سيستم مختصات قطبي منطبق بر نوك ترك مي‌باشد. پارامترT ترم تنشي مستقل از r و بوده و KI ضريب شدت تنش مي‌باشد كه بستگي به نحوه بارگذاري و هندسه قطعه تركدار دارند. در لحظه شروع فرآيند شكست ترد مقدار ضريب شدت تنش به مقدار بحراني خود (چقرمگي شكست يا KIC) مي‌رسد.

لذا ضريب شدت تنش KI نقش عمده‌اي در محاسبه استحكام قطعه تركدار ايفا كرده، تعيين آن در طول فرآيند رشد ترك از اهميت بالايي برخوردار است. تنش T در سازه‌هاي تركدار مهندسي و همچنين در مجموعه قطعات متداولي كه در آزمايشهاي مربوط به چقرمگي شكست مورد استفاده قرار مي‌گيرند، نقش مهمي ايفا مي‌كند. با تعيين مقدار تنشT توانايي پيش‌بيني مسير رشد ترك را بدست مي‌آيد. در مواردي نظير وجود يك ترك داخلي كه راستاي ترك موازي راستاي بارگذاري است، و يا در مواردي كه ناحيه فرآيند شكست (ناحيه عملكرد ريزترك‌ها يا FPZ در اطراف نوك ترك‌كوچك است، ترم تنش T مي‌تواند بر استحكام قطعه تركدار موثر باشد. از سوي ديگر در قطعات تركداري كه تنش T در آنها مثبت است مسير رشد ترك پس از شروع شكست از امتداد اوليه ترك منحرف مي‌شود. ميزان انحراف و سرعت تغيير مسير نيز مستقيماً بستگي به مقدار تنشT دارد. تنشT مي‌تواند بر اندازه ناحيه فرآيند شكست در نوك ترك اثر داشته و در نتيجه بر مقدار چقرمگي شكست موثر باشد. چنانچه تنش T منفي باشد، ناحيه فرآيند شكست بزرگتر مي‌شود و مقدار چقرمگي شكست افزايش مي‌يابد.

تحليل سه بعدي اجزاء محدود قطعه CNSR

معمولاً روش اجزاء محدود روش مؤثري براي مدل سازي فرآيند شكست مي‌باشد. در اين بخش، دو پارامتر ضريب شدت تنش (KI) و تنش T از پارامترهاي مهم ترك مي‌باشند كه براي قطعه CNSR به كمك روش اجزاء محدود محاسبه شده و در نمودارهايي نمايش داده مي‌شوند. به‌منظور مدل‌سازي هندسي قطعه CNSR نرم افزار Solid Work بكار گرفته شده، همچنين جهت تهيه مدل اجزاء محدود از نرم افزار Patran كه قابليت مدل‌سازي مناسب قطعات تركدار را دارد، استفاده شده است. درنهايت تحليل قطعه و محاسبه پارامترهاي KI و T به‌كمك نرم افزار Abaqus صورت گرفته است. از آنجاييكه شكل هندسي و بارگذاري نمونه CNSR داراي تقارن است كافيست كه مطابق شكل(4) فقط يك‌چهارم آن مدل‌سازي شود. بدين‌ترتيب حجم محاسبات و زمان تحليل اجزاء محدود به ميزان قابل ملاحظه‌اي كاهش مي‌يابد. ابعاد هندسي مدل در نظر گرفته شده از اين قرارند:

D = 150 mm ; W = 300 mm ; a0 = 72 mm ; a1 = 300 mm ; t = 3 mm

همچنين خواص ماده چنين در نظر گرفته شده است: υ = 0.3 ; E = 300

GPa

به سبب اهميت نحوة المان‌بندي نوك ترك در نرم‌افزار مورد استفاده براي تحليل قطعات ترك‌دار، المانهاي سينگولار كه المان‌هاي مخصوص نوك‌ترك مي‌باشند گنجانده شده است. در المانهاي سينگولار گره‌هاي داخلي المان به جاي اينكه در مركز باشند، در فاصله 1/4 از نوك ترك قرار مي‌گيرند. به همين سبب با نزديك شدن گره‌ها به نوك ترك تغييرات تنش در جهت r با تغييرات واقعي تنش انطباق بيشتري دارد. در نتيجه استفاده از المانهاي سينگولار، مقدار خطا كاهش مي‌يابد. شكل ساده‌اي از المانهاي سينگولار در شكل (5) آورده شده است.

مدل اجزاء محدود يك چهارم نمونه CNSR در شكل (4) نشان داده شده است، شامل 8338 المان هشت وجهي و 46686 گره مي‌باشد.

از آنجائيكه طي فرايند شكست طول ترك تغيير مي‌كند، تحليل اجزاء محدود براي 8 حالت مجزا كه پارامتر h مطابق تعريف زير از 1/0 تا 8/0 افزايش مي‌يابد تكرار شده است.

مقدار h كه طول نسبي ترك را مشخص مي‌كند، پيش از بارگذاري صفر و پس از شكست كامل نمونه به يك مي‌رسد.

پس از تحليل استاتيكي اجزاء محدود نمونه CNSR ، جهت محاسبه ضريب شدت تنش از رابطه جابجايي عمودي uy بر روي لبه‌هاي ترك (=180° ) استفاده مي‌شود. تنش T را نيز مي‌توان به كمك جابجايي افقي و مطابق رابطه زير كه در آن باتوجه به شرايط كرنش صفحه‌اي مي‌باشد بدست آورد[15].

همچنين پارامتر B به عنوان فرم بي بعد تنشT، بصورت زير تعريف مي‌شود:

بدين‌ترتيب پس از آناليز استاتيكي مدل اجزاء محدود و با استفاده از نتايج جابجايي‌هاي گرهي پارامترهاي ترك از سه رابطه (3) ، (4) و (5) بدست مي‌آيند.

نتايج و بحث

از آنجائيكه قطعه CNSR داراي يك هندسه سه‌بعدي است، ترك ايجاد شده در ناحيه مثلثي شكل (2) داراي پاره‌خطي به‌عنوان جبهه ترك مي‌باشد. جبهه ترك كه شامل خط مربوط به عميق‌ترين نقاط جدايش قطعه مي‌باشد در شكل (2) به صورت خط‌چين نمايش داده شده است و در فاصله a از سطح بالايي قطعه قرار مي‌گيرد. با افزايش طول a اندازه جبهه ترك نيز افزايش مي‌يابد. در مدل‌سازي اجزاء محدود حاضر، سعي بر آن بوده كه هندسه واقعي ترك به‌صورت سه بعدي مدل شده، تغييرات KI در راستاي جبهه ترك مورد مطالعه قرار گيرد. همچنين محاسبه تنشT و پارامتر B در قطعه CNSR تاكنون انجام نشده است كه در اين تحقيق، نتايج مربوط به آنها نيز استخراج شده، نمايش داده مي‌شود.

در اشكال (6) تا (8) نمودار تغييرات مقادير KI و T و B بر حسب فاصله نقاط ترك از صفحه مياني جبهه ترك و براي طول ترك‌هاي متفاوت رسم شده است.

همانطور كه در شكل (6) ملاحظه مي‌شود مقدار KI در نقطه وسط جبهه ترك بيشترين مقدار را دارد سپس كاهش مي‌يابد تا به انتهاي لبه ترك مي‌رسد. سير نزولي مقدار KI تقريباً يكنواخت مي‌باشد جز در نقاط مياني جبهه ترك كه تمركز شديد تنش بدليل سينگولاريتي نوك ترك وجود دارد. در شكل (7) همان تغييرات، براي تنش T نشان داده شده است. با توجه به نمودار، تغييرات تنش T برعكس KI داراي سير صعودي مي‌باشد به طوري كه مقدار آن در نقطه وسطي جبهه ترك كمترين اندازه خود را دارد و در انتهاي جبهه ترك به بيشترين مقدار خود مي‌رسد. همچنين در شكل (8) به بررسي روند تغييرات پارامتر B پرداخته شده است. همان طور كه ملاحظه مي‌شود نحوه تغييرات پارامتر بي بعد B مشابه رفتار تنش T مي‌باشد يعني در نقطه وسط جبهه ترك مقدار مينيمم و در نقطه انتهاي ترك مقدار ماكزيمم خود را دارد. همچنين نحوه تغييرات پارامترهاي اصلي ترك با بزرگ شدن طول ترك (يا پارامتر h) و پيشروي آن قابل بررسي مي‌باشد. در نمودار تغييرات KI ابتدا مقدار آن با افزايش طول ترك كاهش مي‌يابد و سپس يك روند افزايشي منظم را طي مي‌كند و با پيشروي ترك به مقدار بيشينه خود مي‌رسد. در نمودار تغييرات تنش T و پارامتر بي بعد B مشاهده مي‌شود كه در ابتدا نمودارها كاملاً صعودي و سپس صعودي نزولي مي‌شوند به اين ترتيب كه نقطه ماكزيمم پس از پيشروي ترك (از مرحله h=0.4 به بعد) تقريباً در يك چهارم طول ترك قرار مي‌گيرد.

در كل نتايج حاصل از شكل‌هاي(6)، (7)و(8) نشان مي‌دهد كه مقدار ضريب شدت‌تنش KI و پارامتر‌هاي T و B در قطعه CNSR مي‌توانند تغييرات قابل ملاحظه‌اي در راستاي جبهه ترك داشته باشند. مقدار تغييرات اين پارامترها بستگي به طول نسبي ترك نيز دارد. لذا مي‌توان انتظار داشت كه فرآيند رشد ترك بطور همزمان در كليه نقاط واقع بر جبهه ترك آغاز نشود. همچنين باتوجه به افزايش قابل ملاحظه تنش T و پارامتر B با افزايش طول نسبي ترك، نتايج بدست آمده در اين تحقيق پيش‌بيني مي‌نمايد كه به تدريج با رشد ترك و افزايش طول آن، ترك پايداري مسير خود را از دست داده به يك سمت قطعه منحرف مي‌شود. چنين پديده‌اي قبلاً در برخي از نتايج آزمايشگاهي [16] مشاهده شده ولي توجيهي براي آن ارائه نشده بود.

 

منابع:

[1]. Irwin G.R. (1957) Analysis of stresses and strain near the end of a crack, J. Appl. Mech., 24, p361

[2]. Bieniawski, Z. T. (1967a) Mechanics of brittle fracture of rocks, Part I, II and III, Int. J. Rock Mech. Min. Sci. & Geomech. Abstr., 4, 395-430.

[3]. Bieniawski, Z. T. (1967b) Stability concept of brittle fracture propagation in rock, Int. J. Eng. Geol., Vol. 2, pp149-152.

[4]. Peng, S. S. & Johnson, A. M. (1972) Crack growth and faulting in cylindrical specimens of Chelmsford granite, Int. J. Rock Mech. Min. Sci., 9, 37-86.

[5]. Schmidt, R. A. (1976) Fracture toughness testing of Limestone, Expl. Mech., 16, 161-167.

[6]. Clifton, R. J. Simonson, E. R., Jones, A. H. & Green, S. J. (1976) Determination of the critical stress intensity factor, KIC, from internally pressurized thick-walled vessels, Expl. Mech., 16, 233- 238.

[7]. Zoback, M. D. (1978) A simple hydraulic fracturing technique for determining rock fracture toughness, Proc. 19th U.S. Symp. On Rock Mechanics, University of Nevada, Reno, pp83-85.

[8]. Ouchterlony, F. (1982) A review of fracture toughness testing of rocks, Solid Mechanics Archives, 7, 131-211.

[9]. Ouchterlony, F. (1986) A core bend specimen with chevron edge notch for fracture toughness measurements, Rock Mechanics: Key to Energy Production, Proc. 27th US Symp. On Rock Mech., H. L. Hartman, (Ed.), SME, Littleton Co., pp177-184.

[10]. ISRM (1988) Suggested methods for determining fracture toughness of rocks, F. Ouchterlony, Int. J. Rock. Mech. Min. sci. & Geomech. Abstr., 25, 71-96.

[11]. ISRM (1995) Suggested methods for determining mode I fracture toughness using cracked chevron notched Brazilian disk (CCNBD) specimens, R. J. Fowell, Int. J. Rock. Mech. Min. sci. & Geomech. Abstr., 32, 57-64.

[12]. Ingraffea, A. R. (1976) Fracture propagation in rock: Laboratory tests and finite element analysis, Proc. 17th US Symp. On Rock Mech. Snowbird, Utah, pp5C4-1 – 5C4-1-6

[13]. Ingraffea, A. R. & Heuze, F. E. (1980) Finite element models for rock fracture mechanics, Int. J. Numl. & Analyl. Meths. Geomech., 4, 25-43.

[14]. Williams M.L. (1957) One The Stress Distribution at The Base Of stationary crack, J. Appl. Mech., 24, 109-114.

[15]. Ayatollahi, M. R. & Pavier, M. J. & Smith, D. J. (1998) Determination of T-stress from finite element analysis for mode I and mixed mode I/II loading, Int. J. Frac., 91, 283-298.

[16]. Hanson, J. H. & Ingraffea, A. R. (1998) Behavior of concrete round double beam fracture toughness test specimens, 3rd International conference on Fracture Mechanics of concrete and concrete structures, FRAMCOS, Gifu, Japan, Vol. 1.

[EN-EZEL 13039]

مقدمه:

از سال 1850معلوم شده است كه فلز تحت تنش تكراري با نوساني،در تنشي به مراتب كمتر از تنش لازم براي شكست در اثر يك مرتبه اعمال بار ، خواهد شكست.شكستهايي كه در شرايط بارگذاري ديناميك رخ مي دهند شكستهاي خستگي ناميده ميشوند. كه اين نامگذاري احتمالا مبتني بر اين دليل است كه به طور كلي مشاهده مي شود شكستها فقط پس از يك دوره كار زياد رخ مي دهند.هيچگونه تغيير واضحي در ساختار فلزي كه به علت خستگي مي شكند وجود نداردتا بتوان به عنوان مدركي براي شناخت دلايل شكست خستگي از آن استفاده كرد. با پيشرفت صنعت و افزايش تعداد وسايلي از قبيل خودرو ، هواپيما،كمپرسور،پمپ،توربين و غيره كه تحت بارگذاري تكراري و ارتعاشي هستند،خستگي بيشتر متداول شده و اكنون چنين برداشت مي شود كه عامل حداقل 90درصد شكستهاي ناشي از دلايل مكانيكي حين كار خستگي باشد.

 

تئوري شكست:

دليل عمده خطرناك بودن شكست خستگي اين است كه بدون آگاهي قبلي و قابل رويت بودن رخ مي دهد.خستگي به صورت شكستي با ظاهر ترد ،بدون هيچگونه تغيير شكل نا خالص در شكست نتيجه ميشود.معمولاسطح شكست در مقياس ماكروسكوپي بر جهت تنش كششي اصلي عمود است.معمولا سطح شكست خستگي از ظاهر سطح شكست تشخيص داده ميشود،كه از يك ناحيه هموار حاصل از عمل سايش با اشاعه ترك در مقطع و يك ناحيه ناهموار كه در هنگام عدم تحمل بار توسط مقطع ،در قطعه به صورت نرم شكسته شده است تشكيل مي شود.غالبا پيشرفت شكست توسط يك دسته حلقه نشان داده مي شود،كه از نقطه شروع شكست به طرف داخل پيشرفت مي كند.

سه عامل عمده براي وقوع شكست خستگي ضروري هستند.اين عوامل عبارتند از:

1-تنش كششي حداكثري به مقدار بسيار زياد

2-تغييرات به حد كافي زياد يا نوساني در تنش وارده

3-زياد بودن چرخه هاي تنش وارده.

علاوهبر اين متغيرهاي ديگري مانندتمركز تنش ،خوردگي،دما،بار اضافي ،ساختار متالورژيكي،تنشهاي باقيمانده و تنشهاي مركب هم وجود دارند كه شرايط را براي ايجاد خستگي تقويت مي كنند.

خصوصيات ساختاري خستگي:

در مطالعات تغييرات ساختاري اصلي در فلزي كه به آن تنش چرخه اي اعمال مي شود، فرايند خستگي براي سهولت درك به مراحل زير تقسيم شده است:

1-شروع ترك: شامل ايجاد اوليه عيب خستگي كه با عمليات تابانيدن مناسب برطرف مي شود.

2- رشد ترك نوار لغزش:عبارت است از عميق شدن ترك اوليه روي صفحات با تنش برشي زياد، اين مرحله غالبا رشد ترك مرحله 1 ناميده مي شود.

3-شكست ترك روي صفحاتي با تنش كششي زياد: عبارت است از رشد يك ترك معين در جهت عمد بر تنش كششي حداكثر . اين مرحله معمولا رشد ترك مرحله 2 ناميده مي شود.

4-شكست نرم نهايي: هنگامي رخ مي دهد كه طول ترك به اندازه كافي برسد، طوري كه سطح مقطع باقيمانده نتواند بار وارده را تحمل كند.

سهم نسبي هر مرحله از كل چرخه هاي مسبب شكست به شرايط آزمايش و ماده بستگي دارد. اما كاملا مشخص شده است كه يك ترك خستگي مي تواند قبل از اينكه 10درصد عمر كل نمونه منقضي شود، تشكيل شود.البته در تصميم گيري در مورد زماني كه يك نوار لغزش عميق شده مي تواند ترك ناميده شود، ابهام زيادي وجود دارد . به طور كلي ،سهم بيشتري از كل چرخه هاي مسبب شكست به اشاعه تركهاي مرحله2 در خستگي كم چرخه تعلق دارد تا خستگي پر چرخه، در صورتي كه رشد ترك در مرحله 1 براي خستگي پرچرخه و تنش كمتر ،بيشتر است . اگر تنش كششي زياد باشد، مانند خستگي در نمونه هاي با شيار تيز ، رشد ترك مرحله 1 به هسچ وجه قابل مشاهده نيست.

بررسي ساختاري دقيق خستگي اين واقعيت را نشان مي دهد كه معمولا تركهاي خستگي در يك سطح آزاد شروع مي شوند . در موارد نادري كه تركهاي خستگي از قسمت داخلي شروع مي شوند، هميشه مرزي ، مانند حد فاصليك لايه سطحي كربوره شده و فلزاصلي ،بايد وجود داشته باشد.

اثر سطح و خستگي :

عملا تمام شكستهاي خستگي از سطح شروع مي شوند. در بسياري از انواع متداول بارگذاري ،مانند خمش و پيچش،تنش حداكثر در سطح رخ مي دهد ،طوري كه شروع شكست از آن مكان منطقي جلوه مي كند . اما در بارگذاري محوري، شكست خستگي تقريبا هميشه از سطح شروع مي شود. مدارك فراواني حاكي از اينكه خواص خستگي به شرايط سطحي بسيار حساس هستند در دست است. عواملي كه در سطح يك نمونه خستگي تاثير مي گذارند عمدتا به سه دسته تقسيممي شوند:

1= نا همواري سطح يا منابع تنش سطحي

2= تغيير استحكام خستگي فلز سطحي

3= تغييرات شرايط تنش باقيمانده در سطح

علاوه بر اين ،سطح فلز در معرض اكسايش و خوردگي نيز قرار دارد.

اثر متغيرهاي متالورژيكي بر خستگي:

خواص خستگي فلزات كاملا به ساختار حساس است.اما در حال حاضر،روشهاي محدودي وجود داردكه توسط آنها مي توان خواص خستگي را از طرق متالورژيكي بهبود بخشيد.

تغييرات طراحي به نحوي كه تمركز تنش كم شود و استفاده صحيح از تنش باقيمانده فشاري مفيد به جاي تغيير جنس از كارهاي عمده اي است كه در خواص خستگي بهبود ايجاد مي كند.با اينحال عوامل متالورژيكي ويژه اي وجود دارند كه براي اطمينان از بهترين كارايي در اندازه گيري يك فلز يا آلياژ خاص بايد در نظر گرفته شوند.آن آزمايشهاي خستگي كه براي خستگي طراحي شده اند، معمولا با نمونه هاي صاف پرداخت شده و در شرايط تنش كاملا معكوس انجام مي شوند. عموما فرض مي شود هرگونه تغييري در خواص خستگي به علت عوامل متالورژيكي، مشابه همان مقدار تغييري است كه در شرايط خستگي مركب ، مانند نمونه هاي شيار دار تحت تنشهاي مركب ، رخ مي دهد،البته اين نكته هميشه يا شرايطي كه در مورد نتايج حساسيت به شيار مطابقت ندارد.

غالبا خواص خستگي به خواص كششي وابسته اند. به طور كلي حد خستگي فولادهاي ريخته شده و كار شده تقريبا 50 درصد استحكام نهايي كشش است . نسبت حد خستگي به استحكام كششي نسبت خستگي ناميده مي شود. نسبت خستگي فلزات غير آهني مانند نيكل ،مس و منيزيم در حدود 35درصدخواهد بود. اما با زياد شدن استحكام تسليم توسط مكانيزم هاي استحكام دهي مختلف ، معمولا حد خستگي به طور متناسب با آن زياد نمي شود. اكثر مواد با استحكام زياد، در برابر خستگي با محدوديت مواجه اند.

رابطه عمر خستگي با اندازه دانه نيز به شيوه تغيير شكل بستگي دارد. بيشترين تاثير اندازه دانه بر عمر خستگي در شرايط چرخه زياد و تنش كم است كه در آن ايجاد ترك مرحله 1 مسلط است. در موادي با انرژي خطاي انباشتگي زياد(مانند آلومينيوم و مس) ساختارهاي سلولي به سادگي به وجود آمده و اشاعه تركمرحله 1را كنترل مي كند را كنترل مي كند. بنابراين ساختار سلول نابجايي ، اثر اندازه دانه را مي پوشاند و عمرخستگي در تنش ثابت به اندازه حساس نيست. اما در ماده اي با انرژي خطاي انباشتگي كم (مانند برنج آلفا)، عدم وجود ساختار سلولي به دليل لغزش مسطح باعث مي شود مرزهاي دانه آهنگ ايجاد ترك را كنترل كنند. در اين حالت، عمرخستگي با 2/قطر دانه متناسب است.

اثر دما بر خستگي :

آزمايشهاي خستگي فلزات در دماهاي كمتر از دماي اتاق نشان مي دهد كه استحكام خستگي با كاهش دما زياد مي شود. با اينكه فولادها در حالت خستگي در دماي كم به شيار حساستر مي شوند،هيچ دليلي براي نشان دادن وقوع هر گونه تغيير ناگهاني در خواص خستگي در دما هاي كمتر از دماي انتقال تردي به نرمي وجود ندارد . اين واقعيت كه با كاهش دما استحكام خستگي نسبتا بيشتر از استحكام كششي افزايش مي يابد، با نشان دادن شكست خستگي در دماي اتاق كه با تشكيل و تمركز جاي خالي همراه است، توجيه مي شود.

به طور كلي ، هرچه استحكام خزش ماده اي بيشتر باشد ،استحكام خستگي آن ماده در دماي زياد بيشتر است. اما آن عمليات متالورژيكي كه باعث ايجاد بهترين خواص خستگي در دماي بالا مي شود لزوما به ايجاد بهترين مشخصات پارگي در خزش منجر نخواهد شد. اين مطلب از سوي تولين و ماچل و با آزمايشهايي كه در دماي زياد بر تعدادي ابر آلياژ انجام شد ،نشان داده شده است . در دماي كمتر، ريز بودن اندازه دانه خواص خستگي بين مواد درشت دانه و ريز دانه كم مي شود تا در دماهاي زياد،كه خزش مسلط است،مواد درشت دانه استحكام بيشتري دارند. به طور كلي ، گرچه اغلب قطعات ريختگي به خزش مقاومترند، ولي آلياژهايي كه بر آنها كار انجام شده باشد ،مقاومت به خستگي بهتري نشان مي دهند .امكان دارد روشهايي كه در كاهش شكستهاي خستگي در دماي اتاق مفيدند ،براي خستگي در دماي بالا مفيد نباشند. مثلا ممكن است قبل از اينكه دما به دماي عمل برسد ،تنشهاي باقيمانده فشاري در اثر تابانيده شدن از بين بروند.

تنشهايي كه باعث ايجاد شكست خستگي در دماي بالا مي شوند ،لزوما نبايد از منابع مكانيكي ناشي شده باشند. شكست خستگي مي تواند در شرايطي كه هيچ تنشي به دلايل مكانيكي توليد نمي شود،توسط تنشهاي گرمايي نوساني به وجود آيد .تنشهاي گرمايي وقتي به وجود مي آيند كه توسط قيدي از تغيير ابعاد يك قطعه به علت تغيير دما جلوگيري شود.

اگر شكست در اثر اعمال تنش گرمايي رخ دهد ، شرايط به شوك گرمايي موسوم است . اما اگر شكست پس از اعمال مكرر تنش گرمايي رخ دهد ، اين حالت خستگي حرارتي ناميده ميشود. غالبا در وسايلي كه در دماي بالا كار مي كنند ،شرايط ايجاد شكست در اثر خستگي گرمايي وجود دارد. فولاد زنگ نزن آستنيتي از فلزاتي است كه خصوصا به دليل هدايت گرمايي كم و انبساط گرمايي كم و انبساط گرمايي زياد خود نسبت به اين پديده حساس است.

آزمونهاي خستگي :

آزمون خستگي ، آزموني ديناميكي است كه رفتار نسبي مواد را تحت نيرو هاي تكرار شونده يا كم و زيادشونده تعيين مي كند . در اين آزمون شرايطي مشابه شرايط كاركرد براي اجزاي ماشين كه تحت نيروهاي لرزشي يا نوساني قرار دارند به وجود مي آيد . مقدار تنش (كشش ،فشار ،خمش يا پيچش) با دستگاه و بسته يه نمونه ي مورد آزمون تعيين مي شود . نيروي اعمال شده بر نمونه طي آزمون مرتبا بين دو مقدار تغيير مي كند ، كه حداكثر نيرو معمولا كمتر از استحكام تسليم ماده است . چرخه هاي تنش تا شكست نمونه يا رسيدن به تعداد چرخه ي معين ادامه مي يابد.

در آزمايش خستگي ، معمولا حد تحمل آهن و فولاد10000000سيكل است ولي براي آلياژهاي غير آهني اين مقدار ممكن است 500000000دور باشد.

سه آزمايش خستگي معروف عبارتند از :

آزمايش ميله ي چرخان ،آزمايش با ميله ي ارتعاشي و آزمايش خستگي كشش فشار

قطعات اصلي يك ماشين آزمايش خستگي عبارتند از:

1 -يك محرك مكانيكي ،هيدروليكي يا مغناطيسي براي وارد كردن سيكلهاي تكراري تنش به نمونه

2 -يك وسيله اندازه گيري تنشهاي ماكزيمم و مينيمم وارد شده در جريان يك دور

3 -يك شمارنده براي نشان دادن تعداد دورهاي تنشي وارد شده بر نمونه

4 -يك وسيله ي توقف خودكار ماشين آزمايش ، وقتي كه نمونه مي شكند.

روش هاي جلوگيري از رشد ترك و افزايش عمر خستگي:

رشد ترك بستگي به شرايط تنش متمركز شده در نوك ترك دارد . جلوگيري از رشد ترك در اثر تنش پسماند فشاري بر دو عامل استوار است :

1-ترك هرگز رشد نميكند مگر اينكه تنشي كششي در نوك ترك يا نزديك آن متمركز شده و باعث باز شدن دهانه آن گردد.

2- تا زماني كه تنشي فشاري در نوك ترك وجود داشته باشد ، دهانه ترك باز نخواهد شد .

در اثر ساچمه زني ( نوعي فرآيند كار سرد كه در آن سطح قطعه توسط ساچمه هاي كروي بمباران مي شود . هرساچمه نظير يك چكش عمل ميكند و موجب گودي و فرورفتگي در ناحيه تماس مي شود. ) دهانه ميكروترك هاي سطحي و خلل و فرجها بسته شده و تنشي فشاري در آن ها ايجاد شده كه مانع از باز شدن دهانه ترك و در نهايت رشد ترك ميگردد.

نتيجه گيري:

وقتي نمونه اي در يك ماشين كشش سنج مي شكند ،تنش معين و مشخصي لازم است تا موجب شكستگي قطعه گردد . با اينحال ، نمونه اي از همان ماده وقتي در معرض بارهاي چرخشي يا متناوبي قرار مي گيرد ،تحت تنش بسيار كوچكتري خواهد شكست . بدين طريق ،يك محور ممكن است بعد از ماهها استفاده بشكند، حتي اگر بيشترين بار آن هم افزايش نيافته باشد.فلزها از كريستالهاي ريزي تشكيل شده اند كه صفحات لغزش آنها در جهات گوناگون قرار دارند. هرگاه تنش به مقدار كافي برسد،عمل لغزش روي صفحات بلورين انفرادي رخ خواهد داد. در مرحله اول ممكن است اين لغزش اشكالي ايجاد نكندولي با تكرار عمل لغزش تركهاي ريز تشكيل شده و گسترش پدا مي كنند و در نتيجه سطح مقطع يك عضو نيز كاهش يافته بطوري كه ديگر نيروي وارد شده را تحمل نخواهد كرد.در قسمت نهايي شكست ساختمان بلورين فلزي با قسمتهاي مجاور مدتي ايجاد اصطكاك مي كند. گاهي اوقات مقطع نهايي موجب اشتباه شدن نتيجه آزمايش مي گردد ،زيرا كه قطعه بعلت تبلور مجدد در جريان كار ،داراي دانه درشت شده و مي شكند.اين شكستها شكستهاي خستگي هستند و در طراحي قطعاتي كه در معرض تنشهاي متغيري قرار دارند حد خستگي يك ماده غالبا مهمتر از مقاومت كششي يا مقاومت تسليم آن است در سالهاي اخير اطلاعات جالبي بدست آمده است كه به ما امكان مي دهد فلزها را با اطمينان بيشتر و روش اقتصادي تر در ماشينهاي دقيق و هواپيما هاي مافوق صوت مصرف كنيم . از عوامل مهم و عمده عمر خستگي بالا مي توان پرداخت سطحي خوب ، عاري از خوردگي و كربن گيري را نام برد. استفاده از قطعاتي كه به منظورافزايش تنش هاي فشاري نزديك سطح نمونه نورد سرد يا ساچمه زده شده اند نيز عمر خستگي را زياد مي كند سطوح زبر شكاف دار يا شيار دار ،اغلب حد خستگي فلزها را كاهشمي دهند.

واضح است كه خميدگي ها ،سوراخها ، شكافها و زاويه هاي مقعر تيز مواضعي براي تنشهاي بالا و امكان شكست در قطعات ماشين محسوب مي شوند . استفاده از فيلت هاي زياد،گرد كردن انتهاهاي جا خارها و چاك ها ،صافكاري گوشه ها و شانه ها و اجتناب از اثرات برشي ابزار تيز بنحو قابل ملاحظه اي عوامل بوجود آورنده ي تنش را حذف كرده و عمر خستگي را افزايش مي دهند . هر گونه شيارها يا شكافهاي تيز مي توانند توزيع تنشه را تعيير داده و خواص فيزيكي يك ماده را اصلاح كنند و باعث شوند تا قطعات در برابر نيرو هاي وارده عكس العمل خوبي از خود نشان دهند.

 

منابع :

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

images.google.com

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

گردآوري و ارسال : عطيه عباسي

[just work 12354]

آنالیز خستگی

 

مقدمه:

 

گاهی اوقات در اثر اعمال بار تناوبی (مثلاً یک بار کشش فشار) بر روی سازه، با اینکه تنش ماکزیمم ایجاد شده بر روی سازه کمتر از تنش نهایی آن است ، اما پس از اعمال تعدادی سیکل ، بر روی سازه ترک هایی ایجاد شده که در نهایت منجر به شکست می شود. این پدیده را خستگی در اثر اعمال بار تناوبی می نامند.

در مبحث خستگی با دیاگرام دامنه تنش بر حسب تعداد سیکل (دیاگرام S-N) آشنا شده اید. مثلاً می دانید که در حالت High Cycle Fatigue ماده غالباً در ناحیه الاستیک قرار دارد. اما در حالت Low Cycle Fatigue ماده وارد محدوده پلاستیک شده است.

 

 

در نرم افزار ANSYS برای انجام یک تحلیل خستگی تحت بار متناوب ابتدا باید تنش های ایجاد شده در سازه را تحت بارهای تناوبی تعیین کرد. بنابراین قبل از انجام هر آنالیز خستگی باید یک آنالیز استاتیکی که شامل حداقل دو بارگذاری (Load Step) میباشد را انجام دهید سپس با توجه به کانتورهای تنش (در هر بار اعمال شده) ، گره های بحرانی را ، تشخیص داده و سپس به محاسبه خستگی بر روی این گره های بحرانی بپردازید. برای انجام تحلیل خستگی پس از انجام تحلیل استاتیکی با مفاهیم زیر باید آشنا بود.

 

 

EVENT: تعداد سیکلهایی است که بر روی سازه اتفاق می افتد.

 

LOADING: بارهای اعمالی در آنالیز است که جزئی از EVENT میباشد.

 

 

Location: گره های بحرانی سازه است که محاسبات خستگی بر روی آنها انجام میشود و این گره ها توسط کاربر پس از محاسبه تنش و کرنش در هر بار گذاری بر روی مدل باید شناسایی شود.

 

دیاگرام S-N : نمودار دامنه تنش بر حسب تعداد سیکل خستگی است که در صفحه قبل توضیح داده شد و همچنین برای فلزات مختلف از کدهای ASME قابل دستیابی است.

 

دیاگرام Sn-T : در مواردی که سازه وارد ناحیه پلاستیک میشود تعریف این دیاگرام و پارامترهای الاستو – پلاستیک ضروری است.

 

نرم افزار ANSYS بر اساس کد ASME Boiler & Pressure Vessel (Section III) محاسبات خستگی را انجام می دهد و حال آنکه به کاربر توصیه کرده است در صورت تمایل به استفاده از روشهای دیگر ، محاسبه عمر خستگی را بر اساس معیار مورد نظر انجام دهد. در این راستا زبان پارامتری نرم افزار و نوشتن برنامه مناسب می تواند این نیاز کاربر را به سادگی بر آورده سازد.

 

محاسبه خستگی بر اساس روش ANSYS به صورت زیر انجام می شود.

 

1.مدلسازی و حل مساله با توجه به بارگذاری موجود در حل خستگی

 

2.فراخوانی مدل در POST1

3.تعیین تعداد نقاط ، Eventو Loading برای نرم افزار

 

4.تعیین خواص خستگی ماده موجود.

 

5.تعیین فاکتور تمرکز تنش در صورتی که کاربر نسبت به حل اجزاء محدود و نتایج آن به علت عدم امکان ایجاد شبکه بندی مناسب اطمینان کافی ندارد.

 

6.بازیابی تنش های مربوط به نقاط تعیین شده.

 

7.محاسبه خستگی بر اساس روش نرم افزار و مشاهده عمر به دست آمده.

 

نکته 1: به طور پیش فرض ارزیابی خستگی در نرم افزار بر اساس تعداد نقاط 5 ، تعداد Event برابر 10 و تعداد Loading در هر Event برابر 3 می باشد. کاربر می تواند در صورت نیاز مقادیر فوق را تغییر دهد.

 

نکته 2: دیاگرام Sn-T ، منحنی مقادیر شدت تنش بر حسب دما می باشد. این منحنی در مواردیکه کاربر بخواهد نرم افزار بررسی کند که آیا تنش های نامی در محدوده پلاستیک می باشند یا خیر ، بایستی تعیین شود. پارامترهای مادی الاستیک – پلاستیک نیز (Strain Hardening Exponent) M , N در صورت نیاز به انجام محاسبات ساده کد برای محدوده پلاستیک نیز بایستی تعیین شوند. این پارامترها از کد ASME برای مواد در دسترس می باشد.

 

نکته 3: سازه ها عموماً تحت تنش های ماکزیمم و مینیمم متعدد قرار دارند که معمولاً توزیع تنشی تصادفی داشته و کاربر از نحوه توزیع آنها اطلاع صحیح ندارد. در این راستا کاربر بایستی در تعیین تعداد تکرار تمامی محدوده های تنش دقت کند. نرم افزار ANSYS در محاسبه محدوده تنش ها و تعداد رخدادهای هر کدام از روش Rain Flow استفاده می کند. این روش به همراه امکان ایجاد خطای محاسباتی در آن و روش جلوگیری از ایجاد خطا در آن در فرم مثال زیر توضیح داده شده است

 

 

تست خستگی بوژي:

 

 

این تست برای مشخص نمودن عمر وسیله نقلیه بایستی انجام شود. از دیگر خروجی های این آنالیز می توان به محدوده ضریب ایمنی و یا یافتن نقاط بحرانی که در آنالیز های استاتیکی پیشین قابل استخراج نمی باشند اشاره نمود. بنابراین این آنالیز بایستی بعد از آنالیز های استاتیکی انجام شود.در صورت وجود ادوات با دقت مناسب پیشنهاد می گردد این تست بر روی بوژی انجام شود.

 

 

آنالیز خستگی در Ansys :

 

 

دراین آنالیز نیز مانند سایر آنالیز ها بایستی قید ها، به صورت قید های ساده اعمال شوند. علاوه بر اين طبق معادلات اشاره شده در فصل تست بوژی بایستی یک نیروی سیکلیک نیز بر روی این وسیله اعمال شود. نتایج این آنالیز به صورت زیر ارائه می شود.

 

منبع :

 

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

[Ehsan 112346]

هیچوقت فکر نمیکردم به دست آوردن منحنی s-n (منحنی تنش - عمر) اینقدر دردسر داشته باشه.

 

تنها برای یک قسمت پروژه ام مجبور شدم منحنی s-n را برای یک فولاد به دست بیارم.

 

اینقدر تجربی با تئوری متفاوته که آدم حیران میماند !!!!!

 

در علم خستگی مکانیکی،هنوز یک رابطه نصفه و نیمه معتبر هم نداریم متاسفانه و هزینه تست ها هم بسیار گران تمام میشوند !!!!

[Risko 57]

به شكست مواد ، در نتيجه بارگذاري متناوب ، خستگي گفته مي‌شود. آشنايي با پديده خستگي و بررسي آن از اهميت خاصي برخوردار است چرا كه قطعات زيادي در ماشين‌آلات و سازه‌هاي مختلف استفاده مي‌شود كه تحت بارگذاري متغير قرار دارند. با اينكه اين بارهاي متناوب از حد تحمل قطعات كمترند و در ظاهر نبايد آسيبي به قطعه وارد شود اما با گذشت قطعه زمان بسياري از آنها مستهلك شده و مي‌شكنند. (به عنوان مثال مي‌توان به مته‌هاي ابزار ، محور چرخ اتومبيل و پل‌ها اشاره كرد كه در تمام اين موارد ، قطعات تحت بارگذاري متغير قرار مي‌گيرند).

در واقع ما براي استفاده از مواد مختلف در طراحي يك ماشين يا سازه كه تحت بار تناوبي قرار مي‌گيرد فقط نمي‌توانيم به حد مجاز تنش‌ها در آن ماده اكتفا كنيم و بايد عمر خستگي مواد را نيز در نظر بگيريم.

با توجه به مطالب فوق مي‌توانيد ضرورت بررسي پديده خستگي را دريابيد

 

 

برای مطالعه بیشتر مقالات زیر را دانلود کنید

 

با سلام و درود ...

سروران گرامی آیا امکان ویرایش لینک های این پست وجود دارد ؟؟

نتونستم dl کنم .

ممنون .

[Ali.Fatemi4 22826]

با سلام و درود ...

سروران گرامی آیا امکان ویرایش لینک های این پست وجود دارد ؟؟

نتونستم dl کنم .

ممنون .

این پست که لینکی نداره؟!!!

[Risko 57]

این پست که لینکی نداره؟!!!

آقای مهندس منظورم لینک هایی هست که به پست شماره 1 همین تاپیک Attach شده .

توی نقل قول لینک ها نیومدن ولی توی پست 1 میتونین ببینینشون.

ممنون و سپاسگذارم .

[Ali.Fatemi4 22826]

آقای مهندس منظورم لینک هایی هست که به پست شماره 1 همین تاپیک Attach شده .

توی نقل قول لینک ها نیومدن ولی توی پست 1 میتونین ببینینشون.

ممنون و سپاسگذارم .

ممنون

پیگیری میشه:icon_pf (34):

و نتیجه همینجا اعلام میشه

[amin202 13418]

ممنون

پیگیری میشه:icon_pf (34):

و نتیجه همینجا اعلام میشه

 

علی من یکیشو پیدا کردمُ گذاشتم تو پست اول...باقیشو باید خیلی کندُ کاو کرد...

[spow 44197]

با سلام و درود ...

سروران گرامی آیا امکان ویرایش لینک های این پست وجود دارد ؟؟

نتونستم dl کنم .

ممنون .

 

دوست عزیز تاپیک تقریبا مال 4 سال پیشه

اگر عنوان مقالات خاصی رو در نظر دارین بفرمایید اگر داشتم اپ میکنم

متاسفانه حضور ذهن خوبی در این زمینه الان ندارم

[Risko 57]

دوست عزیز تاپیک تقریبا مال 4 سال پیشه

اگر عنوان مقالات خاصی رو در نظر دارین بفرمایید اگر داشتم اپ میکنم

متاسفانه حضور ذهن خوبی در این زمینه الان ندارم

 

از پیگیریتون ممنون و سپاسگذارم و در صورت نیاز مزاحم خواهم شد ....

باز هم ممنون .