هادی حنیف نژاد

هادی حنیف نژاد


تاریخ انتشار : Publish : نسخه قابل چاپ Print

دانشکده فنی و مهندسی

گروه آموزشی مهندسی مکانیک

جلسه دفاع جهت اخذ درجه کارشناسی ارشد-گرایش طراحی کاربردی

عنوان: تحلیل مقاومت کششی و رشد ترک خستگی در اتصالات پیچی تحت گشتاورهای مختلف محکم کردن

اساتید داور:

دکتر علی علوی نیا

دکتر رحمن سیفی

استاد راهنما:

دکتر عباس فدایی

نگارش:

هادی حنیف نژاد

شنبه-21/4/93

ساعت:8:30  آمفي تئاتر دانشكده مهندسي

چكيده:

      طراحی سازه­ها و گزینش بهینه­ی مواد، در صنایع از جمله صنعت هوافضا در صورتی که کارآمدی و ایمنی مد نظر باشد همواره از اهمیت حیاتی برخوردار بوده است در نتیجه مقاومت در برابر اثر بارهای دینامیکی موجود در حین پرواز امری اجتناب ­ناپذیر است. از آنجا که ایمنی دارای بالاترین اهمیت است، تلاش مداوم در طراحی و آزمایش خواص مواد از زمان اختراع اولین هواپیما تا طراحی وسایل نقلیه­ی هوافضای پیشرفته­ی امروزی وجود داشته است.

      از جمله عناصر مهم در سازه­های هوافضا اتصالات مکانیکی به خصوص اتصالات پیچ­ شده می­باشد. آن ها به شکل گسترده­ای در هواپیماهای مدرن به کار گرفته می­شود و به دلیل شکل هندسی در حال تغییر و انتقال بار به خوبی شناخته شده است که آنها یک منبع بالقوه در شروع ترک ناشی از خستگی می باشند. بنابراین ضروری است که مهره و پیچ قطعات را به خوبی به هم گیر دهند و دارای مقاومت خوب در برابر بار متناوب باشند. بر طبق نتایج حاصل از تحقیقات قبلی، اتصالات پیچ­ شده استحکام کششی و خستگی بالاتری نسبت به اتصالات جوش ­داده ­شده، پرچ­ شده و پین­ شده دارند.

      در این پژوهش تاثیر گشتاور محکم کننده پیچ در نمونه های آلومینیوم 6061- T6 که بوسیله یک پیچ و مهره محکم شده بر مقاومت کششی و عمر رشد ترک ناشی از پدیده خستگی مورد بررسی قرار گرفت. مقاومت کششی به روش عددی با استفاده از روش فاصله بحرانی بدست آورده شد و با نتایج حاصل از کار آزمایشگاهی مقایسه شد. در روش عددی، مقاومت کششی با افزایش نیروی محکم کننده پیچ افزایش یافت اما در روش آزمایشگاهی تغییری حاصل نشد. همچنین عمر خستگی نمونه های آلیاژ آلومینیومی که مجموع عمر جوانه زنی ترک و عمر رشد ترک خستگی می باشد مورد بررسی قرار گرفت. برای بدست آوردن عمر خستگی نمونه های آلیاژ آلومینیومی می بایست ابتدا عمر مربوط به جوانی زنی ترک و سپس عمر رشد ترک خستگی را بدست آورد. برای هر دو عمر جوانه زنی و رشد ترک خستگی بصورت مجزا برنامه کامپیوتری در MATLAB نوشته و عمرها محاسبه شده است.

      برای بدست آوردن عمر جوانه زنی ترک از معادله SWT استفاده شد. برای بدست آوردن پارامترهای مورد نیاز این معادله، شبیه سازی در نرم افزار المان محدود ABAQUS 6.10 انجام و مقدار تنش و کرنش در نقطه بحرانی مدل بدست آورده شد.  همچنین در این تحلیل از مدل NASGRO برای بدست آوردن عمر رشد ترک خستگی با پارامترهای پایگاه داده AFGROW استفاده شده است. بسیاری از تحقیقاتی که قبلا  انجام شده اظهار داشته اند که مدل AFGROW پیش بینی معقولی از رفتار نرخ رشد ترک خستگی ارائه داده است.

      شبیه سازی جوانه زنی ترک و رشد ترک خستگی برای نمونه های آلومینیوم 6061 T-6 برای نیروهای محکم کننده پیچ 244، 3409 و 6818 نیوتن و تنش های کششی 60، 80 و 100 مگاپاسکال انجام شده و نمودارهای طول ترک برحسب عمر رشد ترک بدست آمد که مطابقت خوبی با نتایج آزمایشگاهی دارد.