بررسي تئوري و آزمايشگاهي خواص خستگي و تعيين نرخ رشد ترك خستگي جوش ريل

كارشناسي ارشد

ريل راه¬آهن مهم‌ترين قسمت خط آهن محسوب مي¬شود و به‌طور مستقيم با چرخ قطار در ارتباط است، لذا كيفيت و كارآيي ريل¬هاي راه¬آهن بسيار حائز اهميت مي¬باشد. نواحي جوش ريل به دليل تنش‌هاي حرارتي متحمل شده در هنگام جوشكاري، ناحيه حساس‌تري را در طول ريل ايجاد مي¬كند. ازاين‌رو كه جوش‌ها بايد طول عمري برابر با طول عمر ريل داشته باشند، آزمايشات مكانيكي، متالورژي، بررسي مكانيك شكستي و پديده خستگي ريل و جوش‌ها، ما را در انتخاب و اطمينان از كيفيت جوش‌هاي اجراشده و انتخاب روش مناسب و قابل‌اطمينان جوش¬كاري و نيز اطمينان از ريل¬هاي خريداري‌شده داخلي و خارجي ياري مي¬نمايد. در اين پايان¬نامه خواص مكانيك شكستي¬ جوش¬هاي ترميت درز ريل موجود در راه¬آهن ايران، با انجام آزمايش تعيين چقرمگي شكست و آزمايش تعيين نرخ رشد ترك خستگي به‌صورت خمش سه‌نقطه‌اي، مورد بررسي قرار گرفت، و نيز مدل‌سازي اين آزمايشات در نرم‌افزار اجزا محدود ABAQUS و FRANC3D انجام شد. سطح شكست ناشي از بارگذاري خستگي تحت بررسي آزمايش فراكتوگرافي SEM قرار گرفت. نتايج به‌دست‌آمده با مقادير مجاز آيين¬نامه¬اي و مقادير به‌دست‌آمده توسط ساير محققين مقايسه شده است. و در نهايت با استفاده از مقدار چقرمگي شكست و رابطه نرخ رشد ترك خستگي بدست آمده براي جوش ترميت، آزمايش خستگي تمام مقياس جوش ترميت درز ريل داراي يك عيب كوچك سطحي متداول در جوش ريل (ترك نيم¬بيضوي در مركز كف پاشنه ريل) مطابق با استانداردهاي EN 14587_2 و EN 14730_1 تا لحظه شكست جوش، شبيه¬سازي شد. مقدار چقرمگي شكست نمونه جوش ترميت درز ريل با توجه به آزمايشات انجام شده براساس استاندارد ASTM E399 ، MPa.m1/2 43 و با توجه به نتايج مدلسازي عددي، مقدار چقرمگي شكست براي جوش ترميت درز ريل، مقدار MPa.m1/244.4به¬دست آمد. و با توجه به آزمايشات تعيين نرخ رشد ترك خستگي نمونه جوش، پارامترهاي c و m رابطه پاريس نرخ رشد ترك خستگي برحسب mm/cycle، به ترتيب برابر با 12-10×4.5271 و 5.9861 بدست آمدند. بررسي فراكتوگرافي سطح شكست آزمايش خستگي نشان از شكست ترد نمونه داشت.

196268

دانشگاه علم و صنعت ايران

دكتر محمدرضا محمد عليها

مهندسي خطوط راه آهن

دكتر شروان عطاِيي