فرزاد فریبا

فرزاد فریبا


تاریخ انتشار : Publish : نسخه قابل چاپ Print

دانشكده مهندسي

گروه مکانیک

 

پايان نامه براي دريافت درجه دکتری

عنوان:

ارائه روش های نوین برای اصلاح منحنی های تنش و کرنش

استاد راهنما:

دکتر غلامحسین مجذوبی

پژوهشگر:

فرزاد فریبا

 

چكيده پايان نامه:

ّّّّّّّّتعیین منحنی اصلاح شده فلزات یکی از مباحث اساسی و مهم در مهندسی مکانیک و مواد می باشد. اهمیت این مبحث هم سنگ اهمیتی است که نمودار های تنش وکرش در تعیین خواص مواد ایفا می کنند، زیرا بدون اصلاح این نوع منحنی ها، اطلاعات بدست آمده از آن ها شامل مقادیر تنش وکرنش بعد از ایجاد گلویی، در طراحی های مربوط به صنایع تغییر شکل فلزات و همچنین، رابطه بین تنش وکرنش در تعریف مدل ماده مناسب برای تحلیل های اجزای محدود در شبیه سازی ها قابل اعتماد و اطمینان نمی باشند. با توجه به اهمیتی که شبیه سازی ها در علوم مهندسی مکانیک بخصوص در دهه اخیر یافته اند لازم است منحنی های تنش وکرنش تعریف شده برای مواد مورد بررسی، دقیق و منطبق بر واقعیت باشند. یکی از کاربردی ترین این روش ها روش بریجمن می باشد که در آن با در نظر گرفتن فرضیاتی برای ساده سازی، روابطی برای اصلاح منحنی های تنش و کرنش ارائه شده است. استفاده از این رابطه و روابط مشابه مستلزم تعیین دقیق پروفیل گلویی در حین آزمایش می باشد. این عملیات همراه با کارهای کامپیوتری بعدی که باید بر روی آن انجام شود، کاری مشکل و دارای خطا می باشد. همچنین، روش های عددی موجود برای اصلاح منحنی های مربوطه معمولا نیازمند کد نویسی های لینک شده با نرم افزار می باشند که این نیز مشکلات خاص خود را دارد. در این تحقیق سه روش نوین برای این منظور ارائه شده است. این روش ها برای اصلاح منحنی های تنش وکرنش در آزمایش های شبه استاتیکی، آزمایش های دینامیکی با نرخ کرنش های متفاوت و نیز آزمایش های دما متغییراستفاده و نتایج حاصله با روش های موجود صحت سنجی شده است. همچنین، از این روش ها برای تعیین ثابت های مدل های ماده در آزمایشات دینامیکی استفاده شده است. روش اول بر اساس اصل بقای انرژی در آزمایش کشش استخراج و پیشنهاد شده است و دیدگاه جدیدی را در این خصوص ارائه می دهد. در روش دوم، با تعریف شکل جدیدی از المان های جدار نازک در محدوده گلویی شده، و انجام عملیات ریاضی رابطه ای تئوری برای ضریب تصحیح ارائه شده که بر حسب کرنش بر روی سطح نمونه در محل گلویی بیان می شود. در روش سوم، با معرفی المان های جدار نازک خمره ای روشی عددی برای اصلاح منحنی های تنش وکرنش و نیز تعیین توزیع تنش در گلویی ارائه شده است. در این روش بر خلاف روش های مبتنی بر روش اجزای محدود که نیامند منحنی تنش و کرنش اصلاح شده می باشند از پروفیل گلویی استفاده می شود.                                                                زمان:

یکشنبه 21/10/93  ساعت 11 صبح

مكان:

آمفی تئاتر فنی مهندسی

 

Abstract:

Tensile stress-strain curve is of high importance in mechanics of materials particularly in numerical simulations of material deformations. True stress-strain curve has significant role in analysis of deformation in theoretical plasticity and numerical simulation. The curve is usually obtained by experiment but is limited by necking phenomenon. Engineering stress-strain curve is converted to true stress-strain curve through simple formulas. The conversion, however, is correct up the point of necking. From this point on, the curve should be corrected taking account of stress triaxiality. Over the past several decades, a number of methods such as Bridgeman correction technique have been proposed but each method has some disadvantages.

In this investigation three new techniques introduced. These methods is used for corrected the stress strain curves of tested material in two different steps. In the first step quasi-static tensile test is done for 304L steel and in the second step dynamic and different temperature test is done for another 304 steel material. In the first step corrected curve is shown as a function and in the second step Johnson cook constants is determined.

      First method is based on the equality of the external work in tensile test and the strain energy induced by the tensile work. The energy method is compared with different approaches such as Bridgeman-Leroy, Bridgeman, Davidenkov, Siebel and optimization aided numerical simulation. The results indicate that the energy method prediction is very close to numerical simulation but it does not differ significantly from the other approaches studied in this investigation. In second method, a new approach for correction of stress-strain curve based on image processing technique is introduced. In this new method, the neck zone is divided into a number of thin walled elements. A relation for correction factor obtained in terms of initial specimen radius, neck radius, and z-strain on the neck surface. The latter two parameters can be obtained at each instant of deformation using image technique. The propose approach is compared with methods such as Bridgeman, Davidenkov, Siebel,  and numerical simulation. In the thirty method, a new numerical technique for correction of stress-strain curve based on image processing data is introduced. In this method, the neck zone is divided into a number of thin walled elements. A numerical technique is used to calculate the corrected stress and stress distribution on the neck section. Also in this method stress distribution on neck section is determined. The answers from propose approach is compared with methods such as Bridgeman and the numerical simulation.