شبيه‌سازي رشد ترك خزشي به كمك المان‌هاي چسبنده و مقايسه آن با نتايج تجربي

كارشناسي ارشد

چكيده جوانه زني و رشد ترك خزشي در قطعاتي كه در دماي بالا كار مي‌كنند، مانند قطعات توربين‌هاي گازي، يكي از عوامل اصلي واماندگي اين قطعات محسوب مي‌شود. بنابراين مطالعه و بررسي رشد ترك خزشي، اهمّيّت زيادي در پيش‌بيني عمر اين قطعات دارد. هدف از اين پژوهش مطالعه تجربي و عددي رشد ترك خزشي در سوپر آلياژ پايه آهن A286 در دماي Cº 650 مي‌باشد. در مطالعات تجربي صورت گرفته، آزمايش خزش در نمونه ميله مدوّر براي بررسي خواصّ خزشي، آزمايش تعيين فاكتور شدّت تنش و رشد ترك خزشي در نمونه CT صورت پذيرفت. از سيستم افت پتانسيل الكتريكي براي اندازه‌گيري طول ترك در هر لحظه استفاده شد. با تعيين پارامتر C^* براي هر نمونه، قانون جهاني رشد ترك براي اين آلياژ به دست آمد، كه با استفاده از آن مي‌توان سرعت رشد ترك خزشي در هر قطعه‌اي از اين آلياژ را در دماي Cº 650 محاسبه نمود. در بخش مطالعات عددي، فرآيند رشد ترك خزشي توسّط دو مدل المان محدود متفاوت شبيه‌سازي شد. در مدل كلاسيك از نتايج شبيه‌سازي ترك ثابت به عنوان ورودي براي مدل‌سازي رشد ترك به كمك روش آزادسازي گره‌ها استفاده شد. مقايسه نتايج شبيه‌سازي فرآيند خزش به كمك ترك ثابت و رشد ترك نشان داد كه هر دو روش نتيجه يكساني در تخمين پارامتر C^* داشتند. در مدل المان محدود چسبان روش جديدي بر اساس المان‌هاي چسبنده براي مدل‌سازي رشد ترك خزشي ارائه شد. اين مدل توسّط زيربرنامه USDFLD پياده‌سازي شد. مقايسه نتايج حاصل از مدل چسبان با نتايج تجربي و شبيه‌سازي كلاسيك، نشان داد كه مدل چسبان داراي خطاي 6/8 درصد براي جابجايي خطّ نيرو بر حسب زمان نسبت به نتايج تجربي مي¬باشد در حالي¬كه اين خطا براي مدل كلاسيك برابر 04/12 درصد است، كه اين امر نشان¬دهنده دقّت بالاتر اين مدل مي باشد. واژه‌هاي كليدي: رشد ترك خزشي، سوپر آلياژ A286، پارامتر C^*، مدل المان محدود، المان¬هاي چسبنده.

184984

دانشگاه علم و صنعت ايران

دكتر رضا معدوليت

مكانيك - ساخت و توليد

دكتر فرامرز جوانرودي