حمید شهبازی - دانشکده فنی و مهندسی
جلسه دفاع از پایاننامه کارشناسی ارشد در رشته مهندسی مکانیک گرایش طراحی کاربردی
تحلیل رشد ترک خستگی در نمونههایی با ناچ زاویهدار در مود ترکیبی
استاد راهنما اساتید ممتحن
دکتر رحمن سیفی دکتر علی علوینیا، دکتر امیرحسین محمودی
پژوهشگر
حمید شهبازی
چكيده: بسیاری از قطعات مهندسی که در طول عمر عملکرد خود تحت بارهای تناوبی قرار میگیرند، دارای ناپیوستگی هندسی همچون جاخارها، سوراخهای روغن، شیارها و رزوهها هستند که عموما به صورت ناچ معرفی میشوند. ناچهای پر استفاده در قطعات صنعتی معمولا نوک تیز (V شکل) و یا انحنادار (U شکل) میباشند. ناچها با ایجاد تمرکز تنش و کرنش سبب کاهش محسوس عمر خستگي قطعات مذکور میگردند. بررسی توانایی روشهای تجربی و نرمافزاری در محاسبهی عمر خستگی قطعات ناچدار در فرایند طراحی این قطعات اثر قابل توجهی خواهد داشت. معمولا ترک خستگی در نواحی آسیبپذیر موضعی قطعات رخ میدهد، لذا به منظور تحلیل خستگی یک قطعه، تنشها و کرنشهای محلی در این نواحی و خواص خستگی مواد سازندهی قطعه مد نظر قرار میگیرند. در تحقیق پیش رو تاثیر هندسهی ناچها بر عمر خستگی نمونهها، محل شروع ترک و نرخ رشد ترک خستگی بررسی شده است. به این منظور نمونههایی دارای ناچ U شکل، از جنس آلومینیم 7075، با شعاع ناچهای متفاوت و عمق ناچهای مختلف، ساخته شدند و تحت بارگذاری تناوبی قرار گرفتند. به منظور دستیابی به مود ترکیبی نیز نمونههایی با زاویه 30 درجه نسبت به لبهی قطعه ساخته شد. آزمایشها با استفاده از دستگاه خستگی زوئیک، با بار بیشینهی kN 13 و نسبت تنش 1/0 و فرکانس Hz 10 انجام شد. با استفاده از رابطهی پاریس و نمودارهای نرخ رشد ترک خستگی، ضرایب رابطهی پاریس برای ماده بهدست آمد و نشان داده شد که این ضرایب مستقل از هندسهی نمونههاست. رشد ترک خستگی در مود ترکیبی نیز با نتیجهی شبیهسازی در نرمافزار آباکوس همخوانی خوبی داشت. پیشبینی معیار بیشینه تنش تماسی و شبیهسازی عددی در نرمافزار آباکوس برای محل شروع و جوانهزنی ترک از محل ناچ، با مشاهدات آزمایشگاهی تطبیق داده شد. معیار بیشینه تنش تماسی و شبیهسازی عددی، پیشبینی درستی از محل شروع ترک ارائه دادند. عمر خستگی نمونههای آزمایشگاهی با روابط تحلیلی ارائه شده توسط مانسون و کافین برای پیشبینی عمر خستگی، مقایسه گردید. در این پژوهش نشان داده شد که mm 5 کاهش عمق ناچ، عمر خستگی را تا 3 برابر افزایش میدهد. همچنین بررسی اثر تغییر در قطر ناچ، نشان داد که افزایش 5/0 میلیمتری در قطر ناچ عمر خستگی را 40 درصد افزایش میدهد. در نهایت سطح شکست نمونهها با استفاده از میکروسکوپ نوری بررسی و تحلیل شد.
زمان : 28 بهمن 1393 ساعت 8