محمد اسدی - دانشکده فنی و مهندسی
دانشکده مهندسي
گروه آموزشی مکانیک
پایاننامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد در رشته مکانیک گرایش طراحی کاربردی
عنوان:
بررسی پارامترهای مکانیک شکست در ترکهای زیرسطحی تحت بار متحرک
استاد راهنما:
دکتر رحمن سیفی
اساتید ممتحن:
دکتر فرامرز فرشته صنیعی
دکتر عباس فدائی
نگارش:
محمد اسدی
تاریخ:
21/12/96
مکان:
سالن آمفی تئاتر دانشکده مهندسی
زمان:
ساعت 15
BU-Ali Sina University
Faculty of Engineering
Department of Mechanical Engineering
Thesis submitted for Master of Science in Mechanical Engineering, Applied Design
Title
Study of fracture mechanics parameters in subsurface cracks under moving loads
Supervisor:
Dr Rahman Seifi
Advisor:
Dr Faramarz Fereshte Saniei
Dr Abbas Fadaie
By:
Mohammad Asadi
Place:
Emphi Theater Hall of the Faculty of Engineering
Time:
12, March, 2018
چکیده:
چكيده: |
مطالعه در زمینهی ترکهای زیرسطحی، به علت اهميت و صدمات فراوان ناشی از آن در سامانههای مختلف همواره مورد توجه محققين بوده است. سامانههای ریلی از جمله مهمترین مواردی است که در آن ترکهای زیرسطحی منجر به حوادث جبرانناپذیری شده است. در سامانههای ریلی، تماس ایجاد شده ناشی از غلتش چرخ روی ریل باعث میشود تا ماکزیمم تنش در زیر سطح تماس ایجاد شود و همین مسئله عامل جوانهزنی ترکهای زیرسطحی است. یکی از شایعترین ترکهای ایجادشده در سامانههای ریلی ترکهای زیرسطحی بیضوی میباشند. خستگی ناشی از حرکت غلتشی چرخ بر روی ریل خستگی تماسی غلتشی نام دارد، در این حالت، پدیده کوپلینگ مودهای شکست و بسته شدن سطوح ترک ناشی از اعمال تنشهای فشاری رخ خواهد داد و به همین دلیل صفحات ترک فقط تحت مودهای لغزشی و پارگی میلغزند. مهمترین گام در تحلیل مکانیک شکست و خستگی مشخص نمودن ضرایب شدت تنش در ترک موردمطالعه است، در این تحقیق ابتدا سعی شده تا مدلی مناسب از حرکت چرخ بر روی ریل ارائه شود و به کمک تئوری تماس هرتز صحت این موضوع بررسی گردد. سپس با ایجاد ترکهای مختلف به بررسی تأثیر ضریب اصطکاک بین چرخ و ریل، ابعاد، زاویه، عمق و موقعیت ترکهای زیرسطحی بر روی ضرایب شدت تنش پرداخته شود. با کمک مدلسازی چرخ و ریل استفادهشده در سامانه ریلی مسافری ایران سعی شده است تا با در نظر گرفتن تغییر موقعیت ترک زیرسطحی نسبت به تغییر موقعیت بارهای اعمالی ناشی از حرکت چرخ بر روی ریل، دامنه تغییرات ضرایب شدت تنش طی چرخش چرخ روی ریل محاسبه شود. بررسی صحت مدل ترکدار با استفاده از مدلسازی نیم فضا و مقایسه نتایج آن با نتایج روش توابع وزنی انجام گردیده است.
واژههای کلیدی: ترکهای زیرسطحی، سامانههای ریلی، خستگی تماسی غلتشی، تئوری تماس هرتز، روش توابع وزن، ضرایب شدت تنش.
Abstract:
The study of subsurface cracks has always been of attractive to scholars due to the importance and many injuries it has caused in various systems. Rail systems are among the most important cases in which subsurface cracks have led to irreparable events. In the rail systems, the contact caused by the rolling of the wheel on the rail causes the maximum tension to be established below the contact surface, and this is the cause of germination of the subsurface cracks. One of the most common cracks created in the rail systems is the elliptical subsurface cracks. The fatigue resulting from the roller movement of the wheel is called on the rolling contact fatigue, in this case, the coupling phenomenon of the failure modes and the closure of the cracking surfaces due to the application of compressive stresses will occur, and therefore the cracks will only occur under slippery and tearing modes. The most important step in the analysis of fracture mechanics and fatigue is to determine the stress intensity factors in the cracks. In this research, firstly tried to provide a suitable model of wheel motion on the rail and, using the Hertz theory of contact, verify the validity of this issue. Then, by creating different cracks, the effect of the coefficient of friction between the wheel and the rail, the dimensions, angle, depth, and position of the subsurface cracks on the stress intensity factors are investigated. With the help of modeling the wheel and rail used in the passenger rail system of Iran, it has been tried to calculate the range of variation of stress intensity factors during wheel rotation on the rail, considering the change in the position of the subsurface cracks relative to the change in the position of the applied loads due to the movement of the wheel on the rail. Correctness analysis of crack model using half-space modeling and comparing its results with the results of weight functions method have been performed.
Key Words: Subsurface cracks, rail systems, rolling contact fatigue, contact theory Hertz, method of weight functions, stress intensity factors.
مشخصات فردی:
نام و نام خانوادگی: محمد اسدی
محل تحصیل: دانشگاه بوعلی سینا- همدان
محل سکونت:اراک(استان مرکزی)
تاریخ تولد:۱۳۶۹
m9280a@hotmail.comآدرس الکترونیک:
سوابق تحصیلی:
دانشجوگرایش طراحی کاربردی – مکانیک جامدات - دوره روزانه-ورودی 94
دانش آموخته مقطع کارشناسی مهندسی مکانیک-گرایش طراحی جامدات -معدل15.19
عنوان پروژه کارشناسی: طراحی جرثقیل بازویی- ستونی با ظرفیت حداقل ۸ تن و طول بازوی ۶متر
سایر پروژه ها:
بررسی فشار تماسی در سامانه ریلی ایران
مدل سازی سیلندر قایق موتوری و ساخت آن بوسیله دستگاه فرزCNC
سوابق صنعتی:
فعالیت کوتاه مدت در زمینه مدل سازی و تولید قطعات بوسیله دستگاه فرز وتراش CNCدر شرکت کاوش کاوه
فعالیت کوتاه مدت در زمینه ماشین آلات کاشت کشاورزی در شرکت جیران بذر کار صنعت
علاقه مندی ها:
مکانیک شکست، ساخت قطعات بوسیله دستگاه فرز و تراش CNC
مهارت های نرم افزاری:
سطح آشنایی |
عنوان نرم افزار |
تسلط کامل به محیط نرم افزار |
ABAQUS |
تسلط کامل به محیط نرم افزار |
Franc3D |
تسلط کامل به محیط های اصلی و آشنایی با سایر محیط ها |
CATIA |
تسلط کامل به محیط نرم افزار |
SOLID WORKS |
تسلط نسبی به محیط برنامه نویسی |
MATLAB |
تسلط نسبی به محیط نرم افزار |
ANSYS |
تسلط نسبی به محیط نرم افزار |
WORKING MODEL |
آشنایی نسبی با محیط نرم افزار |
AUTOCAD |
تسلط نسبی به محیط نرم افزار وانجام پروژه های مربوطه |
POWER MILL |