مطالعه عددی اثر اندازه حفره دارای هندسه تصادفی ایجاد شده با اتوماتای سلولی بر پیش بینی عمر خستگی خوردگی

نوع: Type: پایان نامه

مقطع: Segment: کارشناسی ارشد

عنوان: Title: مطالعه عددی اثر اندازه حفره دارای هندسه تصادفی ایجاد شده با اتوماتای سلولی بر پیش بینی عمر خستگی خوردگی

ارائه دهنده: Provider: فرزانه سلطانی واحد - مهندسی مکانیک

اساتید راهنما: Supervisors: دکتر رحمن سیفی ، دکتر امیرحسین محمودی

اساتید مشاور: Advisory Professors:

اساتید ممتحن یا داور: Examining professors or referees: دکتر هاشم مظاهری و دکتر صادق قربانحسینی

زمان و تاریخ ارائه: Time and date of presentation: ساعت 12 - 1405/7/28

مکان ارائه: Place of presentation: کلاس55 دپارتمان مهندسی مکانیک

چکیده: Abstract: خوردگی موضعی و خستگی از مهم‌ترین عوامل مؤثر بر کاهش ایمنی و عمر بهره‌برداری سازه‌های فلزی به شمار می‌روند. حفره‌های ناشی از خوردگی با ایجاد ناپیوستگی هندسی و تمرکز تنش در سطح قطعه، می‌توانند نواحی بحرانی مناسبی برای آغاز آسیب و ترک‌های خستگی ایجاد کنند. در بسیاری از مطالعات عددی، به دلیل سادگی مدل‌سازی و کاهش هزینه‌های محاسباتی، حفره‌های خوردگی با هندسه‌های ایده‌آل نظیر حفره‌های کروی شبیه‌سازی می‌شوند؛ در حالی که حفره‌های واقعی حاصل از خوردگی معمولاً دارای هندسه‌ای نامنظم و پیچیده هستند. هدف اصلی این پژوهش، بررسی تأثیر اندازه و شکل هندسی حفره‌های خوردگی بر میدان تنش و عمر خستگی و ارزیابی میزان تأثیر ساده‌سازی هندسه حفره بر نتایج پیش‌بینی‌شده است. بدین منظور، هندسه‌های نامنظم حفره‌های خوردگی با استفاده از روش اتوماتای سلولی در محیط متلب تولید و به نرم‌افزار آباکوس منتقل شدند. تحلیل‌های اجزای محدود برای حفره‌های تصادفی و همچنین حفره‌های کروی متناظر با ابعاد 30، 60 و 100 میکرومتر، تحت شرایط یکسان بارگذاری و قیود مرزی انجام شد. سپس میدان تنش حاصل از تحلیل اجزای محدود به نرم‌افزار FE-SAFE منتقل و عمر خستگی مدل‌ها پیش‌بینی گردید. نتایج نشان داد که وجود حفره‌های خوردگی موجب ایجاد تمرکز تنش در اطراف ناحیه خورده‌شده، شد و جزئیات هندسی حفره نقش مهمی در تعیین محل و شدت نواحی بحرانی دارد. در حفره‌های کروی، تغییر اندازه حفره در محدوده مورد بررسی تأثیر نسبتاً محدودی بر بیشینه تنش و عمر خستگی نشان داد، در حالی که حفره‌های تصادفی به دلیل نامنظمی هندسی، تغییرات موضعی انحنا و وجود فرورفتگی‌ها و لبه‌های نامنظم، موجب ایجاد تمرکز تنش شدیدتر و کاهش قابل توجه عمر خستگی شدند. مقایسه نتایج نشان داد که ساده‌سازی هندسه حفره به شکل کروی می‌تواند شدت اثر خوردگی موضعی بر میدان تنش و عمر خستگی را به میزان قابل توجهی کمتر از مدل‌های دارای هندسه نامنظم برآورد کند. بر این اساس، نتایج پژوهش بر اهمیت در نظر گرفتن هندسه واقعی‌تر حفره‌های خوردگی در تحلیل‌های عددی خوردگی–خستگی و ارزیابی عمر سازه‌های فلزی تأکید می‌کند.