امیرحسین محمودی

رفتار مواد و سازهها در حین قرار گرفتن تحت انواع بارگذاری و شرایط عملکردی، به خواص مکانیکی و تنشهای پسماند موجود در آنها بستگی دارد. خواص مکانیکی و تنشهای پسماند مواد و اجزای سازههایی که برای مدت طولانی در شرایط محیطی و بارگذاری متفاوت قرار گرفتهاند ممکن است نسبت به مقادیر اولیه تغییر کند؛ از این رو از دیرباز همواره محققین به دنبال یافتن روشهای غیر مخرب برای دستیابی خواص این مواد بودهاند. یکی از روشهای غیر مخرب روش نفوذ میباشد. استخراج و تخمین خواص مکانیکی و تنشهای پسماند مواد با استفاده از روش نفوذ پیوسته، یکی از راهکارهای نسبتا کم هزینه میباشد؛ در این روش خواص مکانیکی و تنشهای پسماند با استفاده از منحنی نیرو-عمق نفوذ به دست آمده از آزمایشهای نفوذ به همراه روشهای تحلیلی یا عددی تخمین زده میشوند. علی رغم اینکه در زمینه نفوذ پژوهشهای متعددی صورت گرفته اما هنوز زوایای جدیدی باقی مانده است و در این پژوهش سعی بر آن بوده است که به نقاط کوری که کمتر مورد بررسی قرار گرفته، پرداخته شود. در این پژوهش با استفاده از روش آنالیز معکوس طراحی شده و نفوذ کروی ماکرو، خواص مکانیکی وتنشهای پسماند در مواد همسانگرد و ناهمسانگرد به صورت توامان تخمین زده شدهاند. روند کار بدین صورت بوده است که شبیهسازیهای المان محدود متعدد با خواص مکانیکی و تنشهای پسماند مختلف اجرا گردید و با استفاد از نتایج آنها و روش آنالیز معکوس، شبکه عصبی مصنوعی طراحی شد که بتواند بین آوردههای نفوذ کروی و خواص مکانیکی و تنشهای پسماند رابطهای را ایجاد کند. از شبکه عصبی به عنوان ابزاری قدرتمند در رابطهسازی بین ورودیها و اهداف استفاده گردید. با استفاده از شبکه عصبی طراحی شده، تنشهای 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 دو ماده فولاد 136L و آلیاژ آلومینیوم 2222 ارزیابی شد و همانطور که مشاهده خواهد شد مقادیر تخمین زده شده و واقعی تطابق خوبی با یکدیگر دارند. در بخشی دیگر از این پژوهش، تنشهای 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 صحهگذاری گردید. تاث

تنش پسماند نقش بسیار مهمی در فرآیندهای خرابی و ازکارافتادگی قطعات صنعتی داراست که از آن جمله می توان به فرآیندهای خستگی، شکست، سایش و اعوجاج اشاره کرد. به همین علت، دانش بررسی تنش پسماند برای پیش-بینی مقاومت و تعیین عمر مصالح مهندسی بسیار ضروری است. از طرفی، در بسیاری از مواقع، به دست آوردن خواص مکانیکی مواد به کمک آزمون های مخرب امکان پذیر نیست. روش نفوذ در عین غیر مخرب بودن، اطلاعات لازم جهت اندازه گیری تنش پسماند و خواص ماده را تواما فراهم می سازد. علی رغم مطالعات زیادی که در این راستا انجام شده است، هنوز زوایای بکر و دست نخورده ای باقی مانده است که مطالعه ی پیش رو قصد پیشبرد این روش و هرچه فراگیرتر کردن آن را داشته است. در این پژوهش گامی نوین در استفاده از روش نفوذ تیز در جهت استخراج خواص مکانیکی ماده و تنش پسماند برداشته شده است. روند کلی کار به این صورت است که با انجام شبیه سازی های متعدد از فرآیند نفوذ، رابطه سازی بین آورده های آزمایش نفوذ و تنش تسلیم، توان کارسختی و تنش پسماند انجام شده است. این فرآیند شامل استخراج رابطه، به دست آوردن ضرایب و نهایتاً اطمینان از کارایی آن از طریق آزمایش های تجربی بوده است. در این راستا از الگوریتم ژنتیک و نیز شبکه ی عصبی به عنوان ابزارهایی توانمند در یافتن پارامترهای موردنظر بهره جسته شده است. به منظور انجام آزمایش های تجربی شش ماده-ی مختلف آلومینیومی و فولادی به شکل صلیبی انتخاب شده اند. برای ایجاد تنش پسماند از قالبی جهت اعمال تنش استفاده شده که توانایی اعمال نسبت های مختلف تنش را در هر دو راستا داشته است. همچنین سه نمونه ی کوئنچ شده در سه دمای مختلف به همراه یک نمونه ی جوشکاری شده به عنوان نمونه های دارای تنش پسماند واقعی مورد آزمون نفوذ قرارگرفته-اند. در این پژوهش، دامنه ی وسیعی از مواد آلومینیومی و فولادی در سه حالت عاری از تنش، دارای تنش پسماند دومحوری-یکسان و نیز دارای تنش دومحوری غیر یکسان مورد واکاوی قرارگرفته اند. فرورونده های مورداستفاده در این مطالعه، ویکرز و نوپ بوده اند. به دلیل شکل هندسی متقارن فرورونده ی ویکرز، برعکس فرورونده ی نوپ، از آن به منظور استخراج خواص مکانیکی و تنش های پسماند در حالت دومحوری یکسان و به همین ترتیب بر مبنای شکل هندسی نامتقارن فرورونده ی نوپ از آن به منظور یافتن تنش های پسماند در هر دو ح