مطالعه عددی و تجربی تخمین تنش‌های پسماند و مدل مکانیکی ماده با استفاده از نفوذ کروی و پارامترهای هندسی سطح

مطالعه عددی و تجربی تخمین تنش‌های پسماند و مدل مکانیکی ماده با استفاده از نفوذ کروی و پارامترهای هندسی سطح


مطالعه عددی و تجربی تخمین تنش‌های پسماند و مدل مکانیکی ماده با استفاده از نفوذ کروی و پارامترهای هندسی سطح

نوع: Type: رساله

مقطع: Segment: دکتری

عنوان: Title: مطالعه عددی و تجربی تخمین تنش‌های پسماند و مدل مکانیکی ماده با استفاده از نفوذ کروی و پارامترهای هندسی سطح

ارائه دهنده: Provider: آرش کرباسیان - رشته مکانیک

اساتید راهنما: Supervisors: دکتر امیر حسین محمودی

اساتید مشاور: Advisory Professors:

اساتید ممتحن یا داور: Examining professors or referees: دکتر رحمن سیفی، دکتر سعید فعلی، دکتر کاظم کاشی زاده

زمان و تاریخ ارائه: Time and date of presentation: شنبه 1402/6/11 ساعت 11 صبح

مکان ارائه: Place of presentation: سمینار 3 مکانیک

چکیده: Abstract: رفتار مواد و سازه¬ها حین قرار گرفتن تحت انواع بارگذاری¬ها و شرایط عملکردی، به خواص مکانیکی، تنش¬های پسماند موجود در آن¬ها، شرایط محیطی و عیوب آن¬ها بستگی دارد. خواص مکانیکی و تنش¬های پسماند مواد و اجزای سازه‌هایی که برای مدت طولانی در شرایط محیطی و بارگذاری متفاوت قرار گرفته¬اند ممکن است نسبت به مقادیر اولیه تغییر کند؛ از این رو از دیرباز همواره محققین به دنبال یافتن روش‌های غیر مخرب برای دستیابی به این خواص و ویژگی¬های مواد حین عمر کاری آن¬ها بوده¬اند. یکی از روش‌های غیر مخرب روش نفوذ می‌باشد. استخراج و تخمین خواص مکانیکی و تنش¬های پسماند مواد با استفاده از روش نفوذ پیوسته، یکی از راه‌کارهای نسبتا کم هزینه می‌باشد. در این روش خواص مکانیکی و تنش¬های پسماند با استفاده از منحنی نیرو-عمق نفوذ به ¬دست آمده از آزمایش¬های نفوذ به همراه روش‌های تحلیلی یا عددی تخمین زده می‌شوند. علی رغم این¬که در زمینه نفوذ پژوهش¬های متعددی صورت گرفته اما هنوز زوایای ناشناخته¬ای باقی¬مانده است. در این پژوهش سعی بر آن بوده است که به نقاط کوری که کمتر مورد بررسی قرار گرفته، پرداخته شود. در این پژوهش ابتدا با استفاده از روش آنالیز معکوس طراحی شده و نفوذ کروی ماکرو، خواص مکانیکی وتنش¬های پسماند در مواد همسانگرد و ناهمسانگرد به صورت توأمان تخمین زده شده¬اند. روند کار بدین صورت بوده است که شبیه¬سازی¬های المان محدود متعدد با خواص مکانیکی و تنش¬های پسماند مختلف اجرا گردید و با استفاد از نتایج آن¬ها و روش آنالیز معکوس، شبکه عصبی مصنوعی طراحی شد که بتواند بین آورده¬های نفوذ کروی و خواص مکانیکی و تنش¬های پسماند رابطه¬ای را ایجاد کند. به عبارت دیگر از شبکه عصبی به عنوان ابزاری قدرتمند در رابطه¬سازی بین ورودی¬ها و اهداف استفاده گردید. با استفاده از شبکه عصبی طراحی شده، تنش¬های پسماند، تنش تسلیم، نسبت تسلیم و توان کرنش سختی با استفاده از پارامترهای منحنی نیرو – عمق نفوذ و پارامترهای هندسی سطح تخمین زده شدند. عملکرد روش پیشنهادی با اعمال آن بر روی نتایج آزمایش نفوذ کروی برای دو ماده فولاد L316 و آلیاژ آلومینیوم 2024 ارزیابی شد و مشخص گردید مقادیر تخمین زده شده و واقعی تطابق خوبی با یکدیگر دارند. کمترین میزان خطا در تخمین خواص، مربوط به نسبت تسلیم با 3/0 درصد و بیشترین خطا با 8/14 درصد مربوط به تخمین تنش¬های پسماند بود. در بخشی دیگر از این پژوهش، تنش¬های پسماند دو محوره غیر یکسان و یکسان و نیز خواص ناهمسانگرد و همسانگرد با شبکه¬ عصبی طراحی شده مجزایی تخمین زده شدند. روش پیشنهادی با چند حالت مختلف از خواص واقعی مواد صحه¬گذاری گردید. همچنین، تأثیر زبری سطح بر منحنی نیرو – عمق نفوذ و سختی برینل مواد به صورت عددی و تجربی بررسی گردید و نتایج نشان داد زبری سطح می¬تواند بر نتایج آزمایش نفوذ مؤثر باشد. با استفاده از برآمدگی در دو راستای ناهمسانگرد اطراف ناحیه نفوذ، تئوری اصلاحی جهت محاسبه سختی برینل واقعی مواد ارائه گردید و نتایج آن نشان داد مقدار سختی برینل واقعی با در نظر گرفتن برآمدگی¬ها کمتر از مقادیر سنتی سختی برینل می¬باشد و در بیشترین حالت تا حدود 28 درصد مقدار سختی نسبت به روند محاسبه سنتی کاهش می¬یابد.

فایل: ّFile: