تحليل تنش دوبعدي قطعات ترك دار تحت خزش توسط يك كد بدون شبكه و اعتبارسنجي آزمايشگاهي آن

دكتري

در سال‌هاي اخير روش‌هاي بدون شبكه به سرعت در حوزه مكانيك شكست گسترش يافته‌اند. اين روش‌ها به علت عدم استفاده از المان، زمان مدل‌سازي را در مسائل صنعتي به نسبت زيادي كاهش مي‌دهند. در كنار اين مساله، مزايايي همچون دقت بالا در نتايج تحليل تنش به خصوص در مناطق نزديك ترك كه داراي گراديان تنش بالايي مي‌باشد، عدم وجود ناپيوستگي در مقادير تنش و كرنش و سهولت در شبيه‌سازي رشد ترك، باعث شده است تا گرايش محققين به اين روش عددي در حل مسائل مكانيك شكست بيشتر شود. در اين رساله، يك كد بدون شبكه جهت تحليل تنش دوبعدي قطعات ترك‌دار تحت خزش توسعه داده شده است. كد نوشته شده با استفاده از يك دستگاه تست خزش مجهز به امكانات اندازه‌گيري رشد ترك خزشي، اعتبارسنجي شده است. جهت ارزيابي كد بدون شبكه توسعه داده شده، چند مثال شامل بررسي ضريب تمركز تنش در صفحه با سوراخ دايروي و بيضوي و همچنين بررسي ضريب شكل شيار در ديسك برزيلي با شيار V‌ شكل حل شده‌اند و نتايج حاصله با نتايج حاصل از تحليل اجزاء محدود مقايسه شده‌اند. سپس يك معيار جديد جهت شبيه‌سازي ناپيوستگي ترك ارائه شده است. در اين معيار، از تركيب دو روش رويت و مثلث‌هاي مجاور جهت تعيين دامنه پشتيبان استفاده شده است. مزيت معيار ارائه شده نسبت به معيارهاي متداول مورد استفاده در روش‌هاي بدون شبكه، اين است كه در اين روش، با استفاده از المان‌هاي اجزاء محدود و تركيب دو روش متداول ذكر شده، بدون نياز به استفاده از روابط رياضي جهت تصحيح پارامتر تابع وزني، دامنه پشتيبان در گره‌ها و نقاط انتگرال‌گيري اطراف ترك تصحيح شده است. در بخش بعد، توسط بكارگيري روش كرنش اوليه، تحليل خزش در روش بدون شبكه گلركين انجام شده است. سپس در مرحله بعد، تابع بي‌بعد h1 كه مهمترين پارامتر در محاسبه انتگرال C* است، براي قطعات ترك‌دار محاسبه شده است و با روابط كومار مقايسه شده است. خطاي محاسبات در اين بخش به طور ميانگين حدود 8 درصد بوده‌است. در گام بعدي، با بكارگيري روش كاهش مدول الاستيسيته، انتگرال C* در روش تنش مرجع تخمين زده شده است و نشان داده شده است كه اين تخمين يك تخمين محافظه كارانه است و بنابراين براي مقاصد طراحي مناسب است. در مرحله بعد، جهت اعتبار سنجي نتايج، تست‌هاي دما بالا براي سوپرآلياژ A286 در دماي 650c انجام شده است. تست‌هاي انجام شده شامل تست تعيين چقرمگي شكست و تعيين پارامترC* مي‌باشد. در بخش تعيين پارامترC* ، مقايسه‌ نتايج حاصل از تست با نتايج بخش تئوري صورت گرفته است و مشخص شده است رفتار قطعات تست شده به شرايط تنش صفحه‌اي نزديك‌تر است.

190685

دانشگاه علم و صنعت ايران

طراحي كاربردي

دكتر محمد حق پناهي