دانشکده - دانشکده فنی و مهندسی

دانشکده - دانشکده فنی و مهندسی

P.H.D dissertations

مطالعه عددي و تجربي تخمين تنشهاي پسماند و مدل مكانيكي ماده با استفاده از نفوذ كروي و پارامترهاي هندسي سطح
ارش كرباسيان
رفتار مواد و سازهها در حين قرار گرفتن تحت انواع بارگذاري و شرايط عملكردي، به خواص مكانيكي و تنشهاي پسماند موجود در آنها بستگي دارد. خواص مكانيكي و تنشهاي پسماند مواد و اجزاي سازههايي كه براي مدت طولاني در شرايط محيطي و بارگذاري متفاوت قرار گرفتهاند ممكن است نسبت به مقادير اوليه تغيير كند؛ از اين رو از ديرباز همواره محققين به دنبال يافتن روشهاي غير مخرب براي دستيابي خواص اين مواد بودهاند. يكي از روشهاي غير مخرب روش نفوذ ميباشد. استخراج و تخمين خواص مكانيكي و تنشهاي پسماند مواد با استفاده از روش نفوذ پيوسته، يكي از راهكارهاي نسبتا كم هزينه ميباشد؛ در اين روش خواص مكانيكي و تنشهاي پسماند با استفاده از منحني نيرو-عمق نفوذ به دست آمده از آزمايشهاي نفوذ به همراه روشهاي تحليلي يا عددي تخمين زده ميشوند. علي رغم اينكه در زمينه نفوذ پژوهشهاي متعددي صورت گرفته اما هنوز زواياي جديدي باقي مانده است و در اين پژوهش سعي بر آن بوده است كه به نقاط كوري كه كمتر مورد بررسي قرار گرفته، پرداخته شود. در اين پژوهش با استفاده از روش آناليز معكوس طراحي شده و نفوذ كروي ماكرو، خواص مكانيكي وتنشهاي پسماند در مواد همسانگرد و ناهمسانگرد به صورت توأمان تخمين زده شدهاند. روند كار بدين صورت بوده است كه شبيهسازيهاي المان محدود متعدد با خواص مكانيكي و تنشهاي پسماند مختلف اجرا گرديد و با استفاد از نتايج آنها و روش آناليز معكوس، شبكه عصبي مصنوعي طراحي شد كه بتواند بين آوردههاي نفوذ كروي و خواص مكانيكي و تنشهاي پسماند رابطهاي را ايجاد كند. از شبكه عصبي به عنوان ابزاري قدرتمند در رابطهسازي بين وروديها و اهداف استفاده گرديد. با استفاده از شبكه عصبي طراحي شده، تنشهاي پسماند، تنش تسليم، نسبت تسليم و توان كرنش سختي با استفاده از پارامترهاي منحني نيرو – عمق نفوذ و پارامترهاي هندسي سطح تخمين زده شدند. عملكرد روش پيشنهادي با اعمال آن بر روي نتايج آزمايش نفوذ كروي دو ماده فولاد 136L و آلياژ آلومينيوم 2222 ارزيابي شد و همانطور كه مشاهده خواهد شد مقادير تخمين زده شده و واقعي تطابق خوبي با يكديگر دارند. در بخشي ديگر از اين پژوهش، تنشهاي پسماند دو محوره غير يكسان و يكسان و نيز خواص ناهمسانگرد و همسانگرد با شبكه عصبي طراحي شده مجزايي تخمين زده شدند. روش پيشنهادي با چند حالت مختلف از خواص واقعي مواد صحهگذاري گرديد. تأث
Thesis summary
تنش پسماند صفحه اي و خواص ماده به روش نفوذ تيز
اميررضا حسين زاده يحيائي
تنش پسماند نقش بسيار مهمي در فرآيندهاي خرابي و ازكارافتادگي قطعات صنعتي داراست كه از آن جمله مي توان به فرآيندهاي خستگي، شكست، سايش و اعوجاج اشاره كرد. به همين علت، دانش بررسي تنش پسماند براي پيش-بيني مقاومت و تعيين عمر مصالح مهندسي بسيار ضروري است. از طرفي، در بسياري از مواقع، به دست آوردن خواص مكانيكي مواد به كمك آزمون هاي مخرب امكان پذير نيست. روش نفوذ در عين غير مخرب بودن، اطلاعات لازم جهت اندازه گيري تنش پسماند و خواص ماده را تواما فراهم مي سازد. علي رغم مطالعات زيادي كه در اين راستا انجام شده است، هنوز زواياي بكر و دست نخورده اي باقي مانده است كه مطالعه ي پيش رو قصد پيشبرد اين روش و هرچه فراگيرتر كردن آن را داشته است. در اين پژوهش گامي نوين در استفاده از روش نفوذ تيز در جهت استخراج خواص مكانيكي ماده و تنش پسماند برداشته شده است. روند كلي كار به اين صورت است كه با انجام شبيه سازي هاي متعدد از فرآيند نفوذ، رابطه سازي بين آورده هاي آزمايش نفوذ و تنش تسليم، توان كارسختي و تنش پسماند انجام شده است. اين فرآيند شامل استخراج رابطه، به دست آوردن ضرايب و نهايتاً اطمينان از كارايي آن از طريق آزمايش هاي تجربي بوده است. در اين راستا از الگوريتم ژنتيك و نيز شبكه ي عصبي به عنوان ابزارهايي توانمند در يافتن پارامترهاي موردنظر بهره جسته شده است. به منظور انجام آزمايش هاي تجربي شش ماده-ي مختلف آلومينيومي و فولادي به شكل صليبي انتخاب شده اند. براي ايجاد تنش پسماند از قالبي جهت اعمال تنش استفاده شده كه توانايي اعمال نسبت هاي مختلف تنش را در هر دو راستا داشته است. همچنين سه نمونه ي كوئنچ شده در سه دماي مختلف به همراه يك نمونه ي جوشكاري شده به عنوان نمونه هاي داراي تنش پسماند واقعي مورد آزمون نفوذ قرارگرفته-اند. در اين پژوهش، دامنه ي وسيعي از مواد آلومينيومي و فولادي در سه حالت عاري از تنش، داراي تنش پسماند دومحوري-يكسان و نيز داراي تنش دومحوري غير يكسان مورد واكاوي قرارگرفته اند. فرورونده هاي مورداستفاده در اين مطالعه، ويكرز و نوپ بوده اند. به دليل شكل هندسي متقارن فرورونده ي ويكرز، برعكس فرورونده ي نوپ، از آن به منظور استخراج خواص مكانيكي و تنش هاي پسماند در حالت دومحوري يكسان و به همين ترتيب بر مبناي شكل هندسي نامتقارن فرورونده ي نوپ از آن به منظور يافتن تنش هاي پسماند در هر دو ح
Thesis summary

Master Theses

استفاده از روش برهمنگاري تصاوير ديجيتالي براي اندازهگيري تنش پسماند در روش سوراخ كاري مركزي
جلال نوري
روش برهمنگاري تصاوير ديجيتال در دهه اخير مورد توجه بسياري قرارگرفته است. بسياري از محققان در زمينههاي مختلف مهندسي، بهطور مثال در مهندسي مكانيك و در زمينه اندازهگيري ميدانهاي جابجايي و كرنش و در نتيجه اندازهگيري تنش نيز، پژوهشهاي گستردهايي انجام داداهاند. اين روش داراي ويژگيهاييست كه برتري آن را بر روشهاي ديگر اندازهگيري ميدان جابجايي بهخوبي نشان داده است. ويژگيهايي مانند عدم نياز به اپراتور حرفهايي، عدم نياز به پيشنيازهاي پيچيده و هزينهبر براي شروع آزمايش، عدم تأثير پذيري زياد از شرايط محيطي مانند دما و ... از جمله مزاياي اين روش ميباشد. همچنين سهولت دسترسي و ازراني تجهيزات تصويربرداري و محاسباتي و نيز پيشرفته شدن اين دو ملزوم اساسي براي روش برهمنگاري تصاوير ديجيتال هم بر افزايش قدرت اين روش و در نتيجه اشتياق محققين براي استفاده از آن افزوده است. اما اين روش عاري از نقص نميباشد. يكي از محدوديتهاي مهم در روش برهمنگاري تصوير ديجيتال، الزام به عمود بودن محور نوري آينه بر سطح قطعه است، بطوري كه اين محدوديت بهعنوان يكي از سه اصل اساسي روش برهمنگاري تصاوير ديجيتال بيان شده است. چندي از محققين با صراحت نتايج به دست آمده از اين روش، در صورتي عدم عمود بودن محور نوري دوربين بر سطح قطعه را بي اعتبار توصيف كردهاند. حال آنكه اين محدوديت باعث ناكارآمدي روش برهمنگاري تصاوير ديجيتال در موارد آزمايشگاهي و حتي صنعتي شده است. براي اندازهگيري تنشهاي پسماند با روشهاي سوراخكاري، ايجاد خطا در سوراخكاري در صورت برداشتن مته و ساير تجهيزات بهمنظور ثبت تصوير، باعث ناكارآمدي روش برهمنگاري تصوير ديجيتال ميشود. در مقالاتي ديگر براي اندازهگيري ميدان جابجايي در مواردي كه امكان عمود بودن دوربين بر سطح قطعه را ندارند، روش برهمنگاري تصاوير ديجيتال 3 بعدي را توصيه كردهاند كه خارج از حوصله بحث پژوهش حاضر است. مقالاتي ديگر نيز استفاده از ادوات اپتيك مانند آينه يا منشور را پيشنهاد دادهاند كه بايد گفت استفاده از آينه براي ثبت تصوير عمود هميشه عملي نيست. در پژوهش حاضر اقدام به رفع الزام عمود بودن محور نوري دوربين در روش برهمنگاري تصوير ديجيتال و همچنين ايجاد چينش و دستورالعملي براي اندازهگيري تنشهاي پسماند به روش سوراخكاري مركزي گامبهگام با اين شيوه، بهصورت دوبعدي (تنها با يك دوربين) است. در اين پژوهش مبا
Thesis summary
مطالعه عددي و تحليل تجربي تنش هاي پسماند به وجود آمده به وسيله ليزر كوبي در يك آلياژ الومينيوم
علي عليپور
چكيده: ليزركوبي روشي نسبتا نوين براي ايجاد تنش هاي پسماند فشاري است. اين روش همانند ساير روش هاي ايجاد تنش هاي پسماند فشاري،با افزايش مقاومت جسم در برابر ترك خوردگي تنشي، انتشار ترك، خستگي فرسايشي، ايجاد حفره، آسيب جسم خارجي و تمركز تنش عمر خستگي قطعه را بهبود مي بخشد. در مقايسه با ساچمه زني و كوبش فراصوتي،تنش هاي پسماند فشاري و عمق تحت تاثير پلاستيك در ليزركوبي بسيار بيشتر است. در فرآيند ليزركوبي بعد از برخورد پالس ليزر به قطعه اگر فشار موج ضربه اي بيشتر از حد هوگونيوت ماده باشد، انتشار امواج ضربه اي از طريق فلز باعث تغيير شكل پلاستيكي آن و در نتيجه ايجاد تنش هاي پسماند مي شود. بزرگي و عمق تنش هاي پسماند فشاري در ليزركوبي به پارامترهاي مختلفي مانند اندازه و شكل لكه ليزر،شدت ليزر،طول موج،مدت زمان پالس،خواص مواد،محيط اطراف و غيره بستگي دارد. در اين پژوهش فرآيند ليزركوبي با دو رويكرد مطالعه عددي با استفاده از نرم افزار اجزاء محدود و تحليل تجربي مورد بررسي قرار گرفت. اثر همپوشاني، تعداد دفعات كوبش ليزر، فشار بيشينه، قطر پالس و نمودار فشار-زمان پارامترهايي هستند كه در اين بررسي مورد مطالعه قرار گرفتند. در پايان نامه حاضرتنش هاي پسماند به روش سوراخ كاري مركزي گام به گام اندازه گيري شد. بر اساس نتايج به دست آمده با افزايش همپوشاني،تعداد دفعات كوبش ليزر و فشار بيشينه، عمق تحت تاثير تنش هاي پسماند افزايش يافت اما تغيير قطر تاثيري بر روي ميدان تنش هاي پسماند نداشت. همچنين ليزركوبي بدون پوشش بر روي پارامترهاي سطح تاثير بسيار بيشتري نسبت به ليزركوبي با پوشش گذاشت. لازم به ذكر است كه نتايج به دست آمده از شبيه سازي هاي عددي و اندازه گيري هاي تجربي از تطابق مناسبي برخوردار بودند.
Thesis summary
مطالعه تاثير زبري بر نمودار نيرو-عمق نفوذ و سختي
مسعود شيرازي
آزمون نفوذ كروي يكي از روش هاي غير مخرب براي بدست آوردن خواص مكانيكي مواد مي باشد كه مورد توجه محققان بسياري قرار گرفته است. اين آزمون روشي سريع و ارزان مي باشد كه با كمترين اثرات جانبي بر روي قطعه، اطلاعات بسياري در اختيار محققين مي گذارد. در اين پژوهش اثرات زبري سطح بر روي نمودار نيرو-عمق نفوذ و اندازه گيري سختي مورد مطالعه قرار گرفت. زبري سطح با استفاده از فرايند ماشين كاري تخليه الكتريكي بر روي نمونه هاي آزمايشگاهي ايجاد گرديد. همچنين، شبيه سازي زبري سطح در نرم افزار آباكوس انجام شد و زبري هايي در مقادير مختلف شبيه سازي شد. با انجام آزمون هاي نفوذ در هر دو شرايط آزمايشگاهي و نرم افزاري در عمق نفوذهاي مختلف، مشاهده شد كه افزايش زبري موجب پراكنده شدن نمودار نيرو-عمق نفوذ مي شود. همچنين، با افزايش زبري، سختي اندازه گيري شده كاهش مي يابد. در موردي ديگر مشاهده شد كه با افزايش عمق نفوذ، اثر زبري سطح در مقادير سختي بدست آمده كمتر مي شود.
Thesis summary
مقايسه ميدان تنش هاي پسماند ناشي از ساچمه پاشي مرسوم و ساچمه پاشي فراصوتي
سجاد تركمن
امروزه در بسياري از صنايع پيشرفته به دليل مقرون به صرفه بودن، روش هاي اصلاح سطح و بهبود كارايي قطعات بسيار مورد استفاده قرار مي گيرند. يكي از موثرترين و پركاربرد ترين روش هاي اصلاح سطح، ساچمه پاشي مي باشد. ساچمه پاشي با ايجاد تغيير شكل پلاستيك و تنش پسماند فشاري در سطح و عمق قطعات نقش بسيار مهمي در افزايش عمر خستگي و كاهش شكست قطعات دارد. دو روش كاربردي در ساچمه پاشي كه اغلب مورد استفاده قرار مي گيرند ساچمه پاشي مرسوم و ساچمه پاشي فراصوتي است. به دليل كاربرد فراوان اين روش ها و اينكه مطالعه جامعي در مقايسه ميدان تنش هاي پسماند حاصل از هر روش انجام نگرفته است، در پژوهش حاضر مقايسه اي بين ميدان تنش هاي پسماند ايجاد شده توسط هر دو روش ساچمه پاشي مرسوم و فراصوتي صورت گرفته است تا خلأ موجود تا حدي بر طرف شود. در پژوهش حاضر براي ساچمه پاشي فراصوتي ميدان تنش هاي پسماند حاصل سه اندازه ساچمه هم به صورت تجربي و هم به صورت شبيه سازي اجزء محدود مورد مطالعه قرار گرفته است. ساچمه پاشي مرسوم نيز با يك ساچمه مشترك با ساچمه پاشي فراصوتي و دو پوشش مختلف به صورت تجربي و شبيه سازي اجزاء محدود مورد مطالعه قرار گرفته است. تمامي ساچمه پاشي ها بر روي قطعات آلومينيومي با آلياژ 2024-T351 صورت گرفته است. اندازه گيري هاي تجربي تنش هاي پسماند حاصل از دو روش ساچمه پاشي با روش سوراخكاري مركزي گام به گام (ICHD) انجام شده است. در بين ساچمه پاشي هاي انجام شده بيشترين تنش پسماند توسط ساچمه پاشي فراصوتي با ساچمه بزرگ تر ايجاد شده است. همچنين، در بررسي كه با ساچمه مشترك بين دو روش ساچمه پاشي فراصوتي و ساچمه پاشي مرسوم با پوشش %100 درصد صورت گرفته است ميدان تنش هاي پسماند حاصل از هر دو روش ساچمه پاشي تقريبا مشابه بوده ولي زبري سطحي ايجاد شده توسط روش فراصوتي بسيار كمتر بوده است.
Thesis summary
بهبود خواص اتصال جوش فولاد كربني با استفاده از فرايند كوبش با فركانس بالا (فراصوتي)
فائزه شجاعيان
در اين تحقيق، ضمن مطالعه ي انواع روش هاي بهبود خواص اتصال جوش، تاثير عمليات كوبش با فركانس بالا (Ultrasonic چكشكاري فراصوتي) با انتخاب برخي پارامترهاي بهينه، روي نمونه ي جوشكاري شده از فولاد كربني API X65 كه در خط لوله 48 اينچ انتقال گاز، بكار مي رود، مورد بررسي قرار گرفت. به منظور دريافت اطلاعات دقيق تر از نمونه و توزيع تنش در عمليات شكل دهي (خمش) ، با استفاده از نرم افزار ANSYS شبيه سازي ساخت لوله انجام شد. سپس اندازه گيري تنش به روش Hole Drilling در نقطه اي از خط جوش انجام گرفت و توزيع تنش پسماند (ناشي از عمليات شكل دهي و جوشكاري) در آن بدست آمد. سپس با نتايج آزمايش اندازه گيري تنش در نمونه ي تنش زدايي شده با استفاده از عمليات Ultrasonic چكشكاري فراصوتي مقايسه گرديد. جهت اعتبار بخشي به نتايج اين آزمايش، اندازه گيري تنش پسماند به روش XRD نيز انجام شد.
Thesis summary
اندازه گيري سختي با استفاده از پارامترهاي منحني نيرو-نفوذ براي فرورونده برينل
اسما سمواتي
آزمايش هاي سختي به صورت گسترده براي ارزيابي خواصي مانند استحكام، مقاومت در برابر سايش و مقاومت در برابر تغيير شكل انجام مي شوند. اين آزمايش ها در صنعت هم مورد استفاده هستند زيرا طول عمر ماده يا سازه را مي توان از مقدار سختي، كاهش سختي يا نسبت سختي پيش بيني كرد. به اين دليل كه اندازه گيري سختي نيازمند اندازه گيري سطح ايجاد شده در اثر نفوذ فرورونده به داخل ماده به وسيله روش هاي اندازه گيري نوري مانند استفاده از ميكروسكوپ است، اعمال آزمايش هاي سختي به سازه هاي صنعتي در حال كار مشكل است . آزمايش هاي نفوذ پيوسته به عنوان جايگزين براي آزمايش هاي سختي پيشنهاد شده اند. در آزمايش نفوذ پيوسته منحني نيرو-نفوذ توسط اندازه گيري پيوسته بار اعمالي و عمق نفوذ در حين آزمايش به دست مي آيد. اين منحني داراي يك بخش بارگذاري و يك بخش باربرداري است. با تحليل منحني نيرو-عمق نفوذ مي توان خواص مكانيكي مانند استحكام تسليم، مدول الاستيسيته و توان كار سختي را به دست آورد. در صورتي كه به جاي مطالعه سطح اثر باقي مانده پس از باربرداري از داده هاي به دست آمده از منحني نيرو-عمق نفوذ استفاده شود، بر مشكلات آزمايش سختي متداول غلبه مي شود. از جمله اين مشكلات انجام آزمايش سختي بر روي موادي است كه مانند لاستيك به شدت الاستيك هستند. در حين آزمايش نفوذ با يك فرورونده بسيار سخت، ماده ممكن است بسته به خواص مكانيكي آن و شكل فرورونده تغييرشكل پيدا كند. معمولا دو نوع از تغييرشكل در اطراف ناحيه نفوذ در نظر گرفته مي شود: 1) فرورفتگي هنگامي كه ماده در راستاي محور عمودي به سمت پايين كشيده مي شود 2) برآمدگي هنگامي رخ مي دهد كه ماده در راستاي محور عمودي به سمت بالا مي رود. واضح است كه در اين نوع از آزمايش ها هر دو حالت تغييرشكل بر روي محاسبات تاثير مي گذارند. براي مثال در برخي مطالعات نشان داده شده است اگر اين حالت هاي تغييرشكل در نظر گرفته نشوند، تا حدود 30% خطا در محاسبات سطح به وجود مي آيد. به دليل اينكه تعيين سختي حقيقي و مدول الاستيسيته نيازمند دانستن قطر متناظر با محل تماس فرورونده و ماده با بيشترين دقت ممكن است، مطالعات زيادي بر روي تعيين تغييرشكل ها انجام شده است. با فزايش عمق نفوذ در تمامي فرورونده ها مقدار برآمدگي و فرو رفتگي متغير خواهد بود. در فرورونده هاي كروي نيز هندسه برآمدگي و فرورفتگي به طرز چشم گيري
Thesis summary
اصلاح تنش هاي پسماند نمونه هاي ساخت افزايشي با استفاده از ساچمه پاشي و پاشش جت آب
مريم آرامي
ساخت افزايشي يكي از فناوري هاي پيشرفته ساخت در حال حاضر است كه از اتصال لايه لايه مواد براي ساخت قطعات بهره مي برد. از تكنولوژي هاي ساخت افزايشي در حال حاضر تنها تعداد بسيار كمي نياز كاربردهاي صنعتي را برطرف مي كنند كه از آن جمله مي توان به تكنولوژي ذوب انتخابي ليزر اشاره كرد. در اين روش ماده اوليه پودر فلز بوده كه به صورت لايه لايه به وسيله ليزر به طور كامل ذوب شده و جسم مورد نظر را شكل مي دهد. هنگام ساخت اين قطعات در اثر حركت پياپي ليزر بر روي قطعه، در اثر سرد و گرم شدن متناوب و ايجاد گراديان هاي دمايي، در قطعه تنش هاي پسماند كششي ايجاد مي شود و همين تنش ها سبب كاهش عمر ، استحكام و كارايي قطعه مي شوند. از آن جايي كه پارامترهاي متعددي بر توليد اين تنش هاي پسماند تأثيرگذار هستند، كنترل اين تنش ها كار دشواري است. بنابراين اصلاح الگوي اين تنش هاي پسماند، كاهش و حتي تبديل آن ها به تنش هاي پسماند فشاري، مي تواند عمر و خواص قطعات ساخته شده به روش ذوب انتخابي ليزر را بهبود بخشد. روش هاي ساچمه پاشي و كوبش جت آب از جمله روش هاي مورد استفاده براي اصلاح تنش هاي پسماند كششي مي باشند، كه در روش ساچمه پاشي با نيروي حاصل از كوبش ساچمه ها و در روش كوبش با جت آب با نيروي حاصل از كوبش قطرات آب، در سطح قطعه تغيير شكل هاي پلاستيك پديد آمده و تنش هاي پسماند فشاري در سطح جسم و نزديكي آن ايجاد مي شوند. در اين پژوهش، پس از ساخت قطعات مكعبي شكل از جنس فولاد316L به روش ذوب انتخابي ليزر، تنش هاي موجود در حالت هاي قبل و بعد از برش از روي صفحه كار به روش سوراخكاري مركزي گام به گام اندازه گيري و سپس به اصلاح تنش هاي پسماند با دو روش ساچمه پاشي و كوبش جت آب پرداخته شد. بر اساس نتايج به دست آمده، تنش هاي پسماند با روش ساچمه پاشي به خوبي اصلاح شده اند و در سطح قطعه تنش هاي پسماند فشاري پديد آمده است. اما در روش كوبش با جت آب تنش ها تنها در عمقي بسيار نزديك به سطح به ميزان خيلي كمي كاهش داشته است و تقريباً مي توان گفت اصلاح تنش صورت نگرفته است. زبري سطح نيز كه پارامتري مورد توجه براي افزايش عمر قطعه است، در اين پژوهش مورد بررسي قرار گرفت. نتايج نشان داد كه ساچمه پاشي سبب كاهش زبري سطح شده در حالي كه كوبش جت آب زبري نمونه ها را افزايش داده است. هم چنين، در اين پژوهش شبيه سازي اجزاء محدود هر سه فراين
Thesis summary
مطالعه تجربي و عددي اثر پارامترهاي ساخت بر روي تنش هاي پسماند در روش ساخت افزايشي
فاطمه كرمي فرد
ساخت افزايشي روشي است كه با آن توليد لايه به لايه در فرآيندي افزايشي انجام مي شود كه از اين نظر، با روش هاي توليد سنتي ديگر و يا فرآيندهاي قالب ريزي و ريخته گري در تضاد است. معمولا 7 دسته بندي كلي براي فرآيندهاي ساخت افزايشي در نظر گرفته مي شود. در اين مطالعه، از فرآيند ذوب گزينشي ليزر كه به اختصارSLM گفته مي شود، استفاده شده است. در اين روش، ماده اوليه بستري از پودر است كه توسط ليزر با يكديگر ادغام مي شوند. از آن جايي كه در اين فرآيند، شاخص هاي ساخت بر روي تنش هاي پسماند و خصوصيات مواد ساخته شده به اين روش موثر هستند، بررسي اين اثرات ضروري است؛ با اين حال، تاكنون مطالعه عددي گسترده اي در اين زمينه صورت نگرفته است. در پژوهش حاضر به صورت عددي و تجربي، به بررسي اثر پارامترهاي ساخت بر روي تنش هاي پسماند قطعات ساخته شده از پودر فولاد 316L به روش ذوب انتخابي ليزر پرداخته شد و نتايج عددي و تجربي با يكديگر مقايسه شدند. تاثير پارامترهاي مهم ساخت (ضخامت لايه ها، همپوشاني خطوط اسكن و زاويه بين لايه هاي متوالي) بر تنش هاي پسماند نيز مورد بررسي قرار گرفت. در مدل اجزاء محدود كه توسط نرم افزار آباكوس ساخته شد، سعي بر آن بوده تا مدلي مشابه به حالت واقعي مورد بررسي قرار گيرد. تنش هاي پسماند نيز به روش سوراخكاري مركزي گام به گام اندازه گيري شدند. در نهايت، با توجه به نتايج به دست آمده، نتايج عددي و تجربي داراي تطابق مناسبي بودند. نتايج اين پژوهش نشان داد كه با افزايش ضخامت لايه ها و درصد همپوشاني، به دليل كاهش گراديان دمايي و نرخ خنك كنندگي،تنش هاي پسماند در قطعات كاهش يافتند. هم چنين اندازه چرخش مسير اسكن در لايه هاي متوالي بايد به گونه اي باشد تا از تجمع تنش-هاي پسماند در يك جهت جلوگيري شود كه اين امر در نمونه ها با زاويه چرخش 45 درجه نسبت به زاويه چرخش 15 و 90 درجه تحقق يافت. از بين تمامي پارامترها، زاويه چرخش 45 درجه توانست به طور چشم گيري تنش هاي پسماند را درعمق قطعه كاهش دهد.
Thesis summary
بررسي اثر ضخامت پوشش نيتريدي نانوساختار اعمال شده به روش رسوب فيزيكي بخار PVD بر خواص سطحي
منيژه نجفي
در اين پژوهش توسط روش رسوب فيزيكي بخار با استفاده از تبخير قوس كاتدي لايه هاي نانوساختار TiN بر روي فولاد زنگ نزنL 316 طي زمان هاي 1، 2 و 3 ساعت اعمال شد. بيشترين ضخامت با مدت زمان 3 ساعت به دست آمد كه برابر 4 ميكرون بود. پارامترهاي مختلفي بر روي خواص ساختاري، مكانيكي و همچنين خواص سايش تاثير گذار است، با اين حال همان طور كه عنوان شد زمان به عنوان پارامتر اصلي بررسي شد. همچنين پوشش چندلايه Ti/TiN به مدت زمان 1 ساعت جهت مقايسه خواص سطحي با پوشش هاي TiN رسوب دهي شد. خواص فيزيكي و مكانيكي همچون ريزساختار، ضخامت، تركيب شيميايي، فازهاي تشكيل دهنده پوشش، اندازه دانه، بافت، سختي، تنش پسماند و سايش مورد مطالعه قرار گرفته شد. شناسايي فازهاي موجود در پوشش توسط روش پراش پرتو ايكس (XRD) انجام شد. از ميكروسكوپ الكتروني روبشي (SEM) مجهز به آناليز تفكيك انرژي (EDS) جهت مطالعه ريز ساختار و مورفولوژي رشد و تركيب پوشش استفاده شد. بررسي خواص مكانيكي توسط آزمون نانوفرورونده انجام شد. همچنين در اين پژوهش رفتار سايشي پوشش ها نيز مورد بررسي قرار گرفت. نتايج حاصل از آزمون پراش پرتو ايكس نشان داد پوشش هاي ايجاد شده همگي نانوساختار است، با افزايش زمان رسوب دهي ضخامت پوشش هاي ايجاد شده از 4/1 به 4 ميكرومتر افزايش و اندازه بلورك ها از 19 به 5/16 ناتومتر كاهش يافته است. در پوشش هاي TiN با افزايش ضخامت، سختي پوشش ها از 59/20 به 74/21 گيگا پاسكال افزايش پيدا كرد. همچنين مدول الاستيك نيز با افزايش ضخامت از 83/409 به 11/460 گيگاپاسكال افزايش پيدا كرد. سختي و مدول الاستيك پوشش Ti/TiN به دليل تجمع نابجايي ها در ميان لايه هاي پوشش به ترتيب 06/23 و 85/465 گيگاپاسكال به دست آمد. همچنين افزايش زمان رسوب دهي منجر به زياد شدن تعداد ماكرو ذرات در سطح پوشش شد. تنش پسماند در پوشش TiN با آزمون نانوفرورونده محاسبه شد. افزايش ضخامت پوشش سبب افزايش تنش از 05/2- به 35/5- گيگاپاسكال شد. نتايج آزمايش هاي تجربي با مدل سازي به روش اجزا محدود مقايسه شد و صحت نتايج آزمون دندانه گذازي نانو را تاييد كرد.
Thesis summary
تاثير ريزدانه سازي و تنش هاي پس ماند حاصل از ساچمه زني بر رفتار خوردگي تيتانيم خالص تجاري
مرضيه نبئي
در اين ....
Thesis summary
كاربرد فرورونده بيضي گون در اندازه گيري تنشهاي پسماند سطحي
مهديس گودرزي
تنش هاي موجود در يك قطعه بر عمر و استحكام آن تاثيرگذار هستند؛ به ويژه تنش هاي پسماند كه بسته به ماهيت خود مي توانند باعث افزايش يا كاهش نرخ رشد ترك و نيز تغيير در عمر خستگي قطعه شوند. به همين علت اندازه گيري تنش در واحدهاي صنعتي، موضوعي مهم و پركاربرد است. از آنجا كه اين اندازه گيري ها با هدف سنجش وضعيت عملكرد قطعه ها صورت مي گيرد در برخي موارد لازم است روش مورد استفاده غير مخرب يا نيمه مخرب باشد. از مهم ترين روش هاي غير مخرب اندازه گيري تنش مي توان روش هاي پراش (ايكس و نوترون)، روش التراسونيك و روش مغناطيسي (بارك هاوزن) را نام برد. هريك از اين روش ها اگرچه مزايايي دارند، اما در بسياري از موارد كاربردي نيستند. به عنوان مثال روش پراش اشعه X كه به دليل دقت بالا بيشترين كاربرد را دارد، اگرچه سبب تخريب سطع قطعه نمي شود ولي نياز به نمونه سازي داشته و در عمل امكان استفاده از آن در تعيين تنش سطحي روي قطعه هاي ساخته شده به دشواري ممكن است. اندازه گيري تنش به كمك تست نفوذ، شيوه اي نوين است كه ضمن نيمه مخرب بودن، مزيت هايي نظير سهولت انجام آزمايش، هزينه ي كم، تفكيك فضايي بالا و ... دارد و مي تواند تخمين دقيقي از تنش هاي پسماند سطحي فراهم كند. در اين شيوه از فرورونده هاي گوناگوني استفاده مي شود كه در دو دسته تيز و كروي دسته بندي مي-شوند. استفاده از هر يك از فرورونده ها مزايا و معايب خود را دارد. ارائه فرورونده اي جديد كه مزاياي هر دو گروه از فرورونده ها را داشته باشد و معايب آن ها را پوشش دهد مي تواند در بهبود عملكرد تست نفوذ در اندازه گيري تنش تاثير چشم گيري داشته باشد. در اين مطالعه، تنش هاي پسماند با استفاده از منحني نيرو-عمق نفوذ به دست آمده از انجام آزمايش نفوذ با دو مرحله بارگذاري با استفاده از فرورونده بيضي گون تعيين گرديدند. جهت بررسي مزايا و معايب اين فرورونده آزمايش ها با فرورونده ي نوپ تكرار و نتايج با يكديگر مقايسه شدند. پس از انجام آزمايش ها مشاهده شد كه علي رغم اينكه استفاده از فرورونده بيضي گون به نيروي بيشتري نياز دارد، داده هاي حاصل از آزمايشات تجربي نسبت به فرورونده نوپ انسجام بيشتري دارند. در تخمين تنش ها به منظور دستيابي به نتايج بهتر، شبكه عصبي مصنوعي به كار گرفته شد. شبكه عصبي با استفاده از داده هاي حاصل از تحليل هاي اجزاء محدود و در نرم افزار متلب آموزش
Thesis summary
بررسي اثر پلاستيسيته در اندازه گيري تنش پسماند به روش التراسونيك
رضا تركمان
يكي از مشكلات اندا زه گيري تنش هاي پسماند مخرب ونيمه مخرب آسيب رساندن و عدم قابليت حمل قطعه كار و سرعت پايين اندازه گيري مي باشد. در روش غير مخرب التراسونيك علاوه بر اينكه به قطعه كار آسيبي وارد نمي شود بلكه اگر امكان انتقال قطعه كار نباشد نيز مي توان تنش هاي پسماند را اندازه گيري كرد. روش التراسونيك داراي امواج گوناگوني براي اندازه گيري تنش پسماند مي باشد كه در اين پژوهش از امواج طولي با زاويه شكست بحراني استفاده شده است زيرا حساسيت آن نسبت به موج هاي ديگر بيشتر بوده، سطح بيشتري را اسكن مي كند، نسبت به اثر بافت حساسيت كمتري ازخود نشان مي دهند و دلايل ديگري كه در متن پايان نامه آمده است، ارجحيّت موج LCR (موج طولي با زاويه شكست بحراني) را نسبت به موج هاي ديگر نشان مي دهد در اين پژوهش هدف بررسي اثر پلاستيسيته در اندازه گيري تنش پسماند به روش التراسونيك مي باشد كه به اين منظورسه ديسك از جنس فولاد ضد زنگ L316 تحت عمليات حرارتي در دما هاي °c300، °c500و °c700 كوئنچ شدند كه هركدام مقدار متفاوتي از تنش داشتند. اندازه-گيري تنش هاي پسماند با دو روش آزمايشگاهي التراسونيك و سوراخكاري مركزي اندازه گيري شدند و با شبيه سازي عددي مقايسه گرديدند. براي انجام شبيه سازي عددي نياز به مشخصات قطعه بود كه پس از تهيه نمونه آزمايش كشش با استاندارد ASTM-8M از ورق اوليه و انجام آزمايش كشش مقدار تنش تسليم و ضريب كشسان به دست آمد. پس از انجام شبيه سازي عددي با مشخصات به دست آمده از قطعه، مقدار تنش هاي پسماند توسط دو روش التراسونيك و سوراخكاري مركزي اندازه گيري شدند. براي اندازه گيري ضريب اكستوالاستيسيته در روش التراسونيك از نمونه هاي تست كشش تهيه شده از ورق اوليه به نحوي استفاده شد كه نمونه تحت تنش هاي مختلف قرار گرفته و همزمان زمان پرواز موج ثبت شد و از شيب نمودار σ_y و (E(t-t_0))/t_0 مقدار ضريب اكستوالاستيسيته فولاد ضد زنگ 316l به دست آمد. در نهايت نتايج روش التراسونيك با نتايج حاصل از سوراخكاري مركزي و شبيه سازي عددي مقايسه شدند و نتايج مورد بررسي قرار گرفت.
Thesis summary
بررسي اثر ساچمه پاشي بر توزيع مجدد تنش هاي پسماند حاصل از جوشكاري
آوا خواجه ئيان
در بسياري از كاربردهاي صنعتي، جوشكاري به عنوان تنها روش مورد استفاده براي اتصال قطعات گوناگون شناخته مي شود. با اين حال، حضور مقادير بالايي از تنش هاي پسماند كششي، يكي از مهم ترين مشكلات مربوط به سازه هاي جوشكاري شده است كه به دليل شكل گيري چرخه هاي حرارتي حين فرآيند جوشكاري، در قطعات ايجاد مي شوند. نظر به اينكه حضور تنش-هاي پسماند كششي سطحي، به عنوان يكي از عوامل شتاب دهنده واماندگي هاي ناشي از خستگي و پديده هاي مخرب ديگر شناخته مي شود، حضور اين نوع از تنش ها، تهديدي جدي در برابر عمر و كاركرد قطعات جوشكاري شده است. تكرار اين چرخه هاي حرارتي در فرآيند جوشكاري چند پاس، سبب شكل گيري سيستم پيچيده تري از تنش هاي پسماند مي گردد كه همين امر، مطالعه دقيق تر تنش هاي پسماند موجود در اين مقاطع جوشكاري شده را ضرورت مي بخشد. ساچمه پاشي، يكي از شناخته شده ترين روش هايي است كه با ايجاد تنش هاي پسماند فشاري سطحي، سبب حذف يا محدودسازي تنش هاي پسماند كششي حاصل از جوشكاري شده و به بهبود عمر و كاركرد قطعات جوشكاري شده، كمك شاياني مي كند؛ با اين حال، تاكنون ميزان اثر بخشي اين عمليات بر روي مقاطع جوشكاري شده بزرگ با تعداد پاس هاي جوشكاري بالا، مورد مطالعه قرار نگرفته است.در پژوهش حاضر، به بررسي عددي و تجربي اثر ساچمه پاشي بر توزيع مجدد تنش هاي پسماند حاصل از جوشكاري چند پاس، بر روي يك نمونه جوشكاري شده و نمونه اي با گرده جوش ماشين كاري شده، پرداخته شده است. در بررسي هاي اجزاء محدود به كار رفته در اين پژوهش، از مدل هاي سه بعدي جوشكاري و مدل هاي ساچمه پاشي با پاشش تصادفي استفاده شده است. همچنين، مطالعات اجزاء محدود گسترده اي نيز به منظور بررسي اثر ابعاد مدل و تعداد پاس ها، بر پيش بيني تنش هاي پسماند حاصل از جوشكاري انجام گرفته است.نتايج حاصل از اين پژوهش نشان داد كه حتي در اتصالات جوشكاري شده با ابعاد بزرگ و تعداد پاس هاي جوشكاري زياد، ساچمه پاشي داراي اثر بسيار مطلوبي بر كاهش تنش هاي پسماند كششي است. همچنين كاهش تعداد پاس هاي جوشكاري در مطالعات اجزاء محدود، بدون اثرگذاري بر صحت پاسخ هاي به دست آمده در نواحي سطحي، سبب كاهش چشمگير زمان انجام محاسبات مي گردد
Thesis summary
اندازه گيري تنش پسماند صفحه اي با استفاده از آزمايش نفوذ سمبه تيز در محل استفاده از قطعه
صبا سلماني قنبري
ارزيابي تنش پسماند يك ابزار مهم براي كنترل فرآيند، كنترل كيفي، ارزيابي طراحي و آناليز نقص مي باشد. اين تنش ها مي-توانند پيامدهاي مهمي روي عمكلرد اجزاء و قطعات مهندسي داشته باشند و همچنين تأثير زيادي روي خوردگي، مقاومت شكست، خزش و غيره را دارا مي باشند. روش هاي مختلفي براي اندازه گيري تنش پسماند وجود دارند و به دو گروه كلي روش هاي مخرب (مكانيكي) و روش هاي غير مخرب تقسيم مي شوند. هر تكنيكي از مزاياي خاصي بهره مي برد كه به ساير آن ها برتري دارد و محيط كاربردي خاص خود را داراست، اما به طور معمول روش هاي مخرب مستلزم هزينه و كار نسبتاً زيادي مي باشند، بنابراين روش هاي غير مخرب بيشتر مورد توجه قرار گرفته است. در اين پايان نامه هدف بررسي روند تعيين تنش پسماند دومحوري يكسان و خواص ماده با استفاده از فرورنده راكول توسط دستگاه پرتابل مي باشد، زيرا در بسياري از مواقع امكان انتقال قطعه به آزمايشگاه ها براي تعيين تنش هاي پسماند وجود ندارد، لذا نياز به روشي كه بتوان تنش هاي پسماند را در محل قطعه اندازه گيري نمود، حس مي شود. از آن جا كه روش نفوذ در عين غيرمخرب بودن، اطلاعات لازم را جهت اندازه گيري تنش پسماند به صورت محلي فراهم مي سازد، گزينه مناسبي است تا دستگاهي پرتابل بر اساس اين روش براي نمونه هاي بزرگ طراحي و ساخته شود. در اين پژوهش شبيه سازي هاي گستره در محدوده آلومينيوم انجام شده و سپس با به كارگيري ابزار شبكه عصبي جهت تخمين تنش پسماند دومحوري يكسان و خواص مكانيكي ماده راه حلي ارائه شده است.
Thesis summary
تنش گيري در قطعات با استفاده از ارتعاش
فرزاد تتر
ايجاد تنشهاي پسماند در فرآيندهاي توليد و تعميرات امري بديهي و در عين حال در بيشتر مواقع مضر است. بهعنوان مثال، تنشهاي پسماند كششي قادرند با اضافه شدن به تنشهاي حاصل از بارگذاريهاي متفاوت، باعث تسريع در رشد تركهاي موجود در قطعه و در نهايت تسليم شوند. به همين دليل پس از فرآيندهاي مذكور بايد تنشزدايي صورت گيرد. بهطوركلي امروزه دو روش حرارتي و ارتعاشي براي تنشزدايي وجود دارد. روش ارتعاشي در مقايسه با روش حرارتي داراي مزايايي ازجمله كاهش هزينه، كاهش زمان و صرفهجويي در انرژي ميباشد، لذا اين روش در سالهاي اخير بسيار موردتوجه پژوهشگران و صنعتگران قرار گرفته است. در پژوهش حاضر اثر ارتعاش تشديدي روي نمونههاي حاوي تنشهاي پسماند بهصورت عددي و تجربي بررسي شده است. تنشهاي پسماند از طريق فرآيندهاي كوئنچ و جوشكاري به ورقهاي فولادي اعمال شدند. تنشهاي پسماند حاصل از فرآيند كوئنچ بهصورت عددي و تنشهاي پسماند ناشي از فرآيند جوشكاري، هم بهصورت عددي و هم بهصورت تجربي مورد بررسي و مطالعه قرار گرفتند. در هردو فرآيند فوق از روش ارتعاشي براي تنشزدايي ورقهاي فولادي استفاده شد. تنشزدايي ارتعاشي با بهرهگيري از يك دستگاه آزمون تكمحوره انجام شد و نشان داده شد كه روشهاي ارتعاش تشديدي در زدودن تنشهاي پسماند ورق جوشكاري شده كارساز هستند. اين دستگاه از لحاظ بسامد و دامنه ارتعاش داراي محدوديت بود لذا مدل المان محدودي جهت يافتن ابعاد و مكانيزم متناسب با تشديد نمونه براي اين دستگاه ايجاد شد و پس از بررسي، ابعاد و مكانيزم ارتعاشي مناسب بهدست آمد. سپس با استفاده از روش سوراخكاري مركزي مقادير تنشهاي پسماند اندازهگيري شد. مدلسازي المان محدود با نرمافزار آباكوس انجام شد. شار حرارتي حجمي با استفاده از رابطه گلداك براي شبيهسازي جوشكاري با استفاده از يك زيربرنامه تعريف شد. سرانجام نتايج عددي و تجربي مقايسه شدند و در بيشتر موارد همخواني خوبي ميان آنها بهدست آمد. نتايج عددي و تجربي هردو نشان دادند كه تنشهاي پسماند در چرخههاي نخست ارتعاش آزاد ميگردند. تنشهاي پسماند برآمده از جوشكاري 06 تا 81 درصد آزاد شدند. در ضمن يك لرزاننده مكانيكي تكمحوره بهمنظور ارتعاش قطعات با بسامد بالاتر و دامنه بيشتر ساخته شد. تنشهاي پسماند برآمده از جوشكاري بهوسيله اين لرزاننده نيز 08 تا 13 درصد كاهش يافتند. اثر دامنه و مدت زمان ارتعاش بر
Thesis summary
بررسي اثر پارامترهاي مختلف در توليد تنش پسماند سطحي با روش واتر جت پينينگ
اميرمحمد جمالي
بسياري از قطعات صنعتي تحت تاثير خستگي مي باشند. اعمال نيروهاي متناوب كششي-فشاري باعث مي گردد كه اين قطعات به مرور زمان دچار خستگي يا شكست ناگهاني شوند. به طور كلي فرآيند خستگي فلزات بر اثر به هم پيوستن ريزترك هاي موجود درسطح قطعات مي باشد. يكي از راه هاي افزايش مقاومت اجسام در برابر نيروهاي متناوب، انجام كار سرد يا توليد تنش هاي پسماند فشاري در آنها است. با توليد تنش پسماند در قطعات مي توان از رشد و به هم پيوستن اين ريز ترك ها جلوگيري نمود و يا آن كه شروع فرآيند خستگي را به تعويق انداخت. به منظور توليد تنش هاي پسماند در اين قطعات مي توان از فرآيند كوبش با كمك جت آب استفاده نمود. در اين فرآيند آب با سرعت و فشار بسيار بالا بر سطح اجسام مختلف برخورد كرده و با انجام يك تغيير شكل پلاستيك درسطح اجسام، تنش هاي پسماند فشاري در آن ها توليد مي نمايد. در فرآيند توليد تنش هاي پسماند با كمك واترجت پارامترهاي مختلفي دخالت دارند كه مي توان به فشار منبع تغذيه، فاصله قطعه تا محل خروج آب از نازل (SOD)، سرعت افقي(حركت) آب بر روي قطعه Feed Rate، نوع نازل و .... اشاره نمود. با تغير هركدام از اين پارامترها ميزان تنش هاي پسماند در قطعات دچار تغييرات اساسي مي شود. بيشتر پژوهش هاي انجام شده بر روي اين فرآيند نيز براي رسيدن به يك حالت بهينه از تركيب اين پارامترها هستند. دراين پژوهش نيز تأثير پارامترهاي مختلف فرايند كوبش جت آب بر روي آلومينيم 7020-T6 به دوصورت عملي و شبيه سازي بررسي گرديده است. درطول اين پژوهش براي بررسي نيز دو نوع نازل براي خروج آب (نازل گرد و پروانه اي) استفاده شده است. درنازل گرد آب به صورت قائم و بدون زاويه و درنازل پروانه اي با زاويه به سطح قطعه برخورد مي كند. در طول اين پژوهش تاثير ديگر پارامترها نيز هر كدام به صورت جداگانه بررسي گرديده است و نمودار هر كدام نيز كشيده شده است. فرضيات مورد استفاده در اين پژوهش شامل صرفنظر كردن از اثرات سيالاتي جت آب مثل نيروي درگ، فشار اتمسفر و اتلاف انرژي براثر اصطكاك مي باشد. شبيه سازي به وسيله ي نرم افزار المان محدود آباكوس انجام شده است و تنش هاي پسماند ايجادشده بر روي سطح و عمق بررسي شده اند. در طول اين پژوهش تأثير فرآيند كوبش با كمك آب برروي عمر خستگي بررسي شده است و همچنين با كمك ميكروسكوپ الكترون روبشيSEM)) از سطوح شكست عكس برداري
Thesis summary
مطالعه ي تجربي وعددي اندازه گيري تنش پسماند با استفاده از روش كانتوردر نمونه هاي تو خالي
داريوش يوسف زاده
چكيده: تنشهاي خود متعادل درون جسم، بدون وجود بار خارجي را تنش پسماند ميگويند. تنشهاي پسماند به طور ناخواسته در حين فرآيندهاي توليد مانند ريخته گري، جوشكاري، شكل دهي و... ايجاد ميشوند. آنها با نيروي اعمال شده در حين سرويس دهي در تعامل بوده و تماميت ساختار مهندسي قطعات را تحت تأثير قرار مي دهند. تنشهاي پسماند، گاهي اوقات به تنهايي و گاهي در تركيب با عوامل ديگر موجب تخريب قطعات مي شوند. بدين منظور اندازه گيري تنش هاي پسماند ضروري است. روش كانتور(Contour Method) يك روش نوين براي اندازه گيري تنش پسماند قطعات مهندسي است، زيرا به كار گرفتن تجهيزات آزمايشگاهي آن ساده و همچنين مي تواندكانتور تنش پسماند دوبعدي را در جهت عمود بر صفحه اندازه گيري كند. به هرحال، استفاده از اين روش منجر به تخريب نمونه خواهد شد. در اين روش ابتدا قطعه حاوي تنش پسماند به وسيله دستگاه وايركات دو نيم مي شود، سپس جابجايي هاي ايجاد شده روي صفحات برش كه ناشي از آزاد شدن تنش پسماند مي باشند، توسط دستگاه اندازه گيري مختصات ثبت مي شود و با استفاده از اين داده ها و يك نرم افزار اجزاءمحدود و با فرض آزاد شدن تنش ها به صورت الاستيك، تنش هاي پسماند عمود بر سطح برش خورده محاسبه مي شوند. همچنين اين روش براي اندازه گيري تنش پسماند در سازههاي بزرگ با ضخامتهاي نازك و ضخيم كاربرد دارد. در زمينه ي روش كانتور تا به حال فعاليت هاي متنوع و زيادي انجام شده، ازجمله مي توان به بررسي خطاهاي به وجود آمده در اين روش اشاره كرد. در سال هاي اخير كانون توجه محققين به بررسي منشا خطاهاي به وجود آمده در حين برش وايركات و همچنين پارامترهاي كنترل اين خطاها معطوف شده است. مطالعه ي پيش رو براي نمونه هاي توخالي استوانه اي شكل صورت گرفته است، ولي با وجود نتايج بسيار خوبي كه حاصل شد، در لبه هاي نمونه تغيير شكل دائمي صورت گرفته كه اين خطا ناشي از پارامترهاي دستگاه برش و همچنين كمبود قيود ماده در لبه ها است. در اين پژوهش براي جبران قيود مادي لبه هاي داخلي نمونه، نيمي از نمونه هاي تو خالي با فولاد زنگ نزن پر شد كه نتايج بسيار خوبي در لبه هاي نمونه حاصل شد. درنهايت مقدار تنش پسماند در روش كانتور و همچنين روش كانتور اصلاح شده(اصلاح خطاي لبه ها) با نتايج روش المان محدود آن ها مقايسه شده است.
Thesis summary
بررسي توزيع تنشهاي پسماند حاصل از پاشش جت آب
فهيمه صلاحي اردكاني
بهبود خواص سطح اجزاء مهندسي هنوز يكي از مهمترين چالشهاي مهندسي است. خستگي از عوامل رايج شكست در اجزاء مكانيكياي كه در معرض بارهاي ديناميكي هستند، ميباشد. بيشتر تركهاي خستگي از سطح آغاز ميشوند. يكي از محبوبترين روشهاي جلوگيري از ايجاد ترك، ايجاد تنش پسماند فشاري در سطح بهوسيله كوبش است. اين تنش پسماند فشاري ميتواند باعث به تأخير انداختن ايجاد ترك و يا كاهش نرخ رشد آن در قطعات شود. مقدار و عمق اين تنشها مهمترين عامل در بهبود عملكرد قطعات و افزايش عمر خستگي آنهاست. كوبش جت آب يكي از روشهاي ايجاد تنش پسماند فشاري در سطح قطعه براي بهبود عمر خستگي ميباشد. در اين پژوهش تأثير جت آب بر روي سطح قطعه بهصورت يك توزيع فشار مدل شده است. تاكيد اين پژوهش، بر توزيع تنش پسماند حاصل از كوبش جت آب ميباشد. فرضيات مورد استفاده در اين پژوهش شامل صرفه نظر كردن از اثرات سيالاتي جت آب مثل نيروي درگ، فشار اتمسفر و اتلاف انرژي براثر اصطكاك ميباشد. شبيهسازي بهوسيلهي نرمافزار المان محدود آباكوس در دو حالت جت ساكن و متحرك انجامشده است و تنشهاي پسماند ايجادشده بر روي سطح و عمق بررسيشدهاند. همچنين اثر حركت دادن جت آب روي سطح در اين پژوهش مطالعه شده است. اندازهگيري تجربي تنش پسماند با روش سوراخكاري مركزي گامبهگام صورت گرفته است. همچنين پارامتر زبري سطح به صورت تجربي و شبيهسازي اندازهگيري شده است. بهمنظور اعتبارسنجي، نتايج با كار عملي مقايسه شده است
اندازه گيري تنش پسماند به روش شيار زني صليبي روي نمونه كوئنچ شده
عليرضا حسني حسني
تمامي فرايند هاي ساخت از قبيل ريخته گري، تراشكاري، شكل دهي و جوشكاري و همچنين برخي عمليات حرارتي منجر به ايجاد تنش پسماند در قطعات مي شوند. به طور كلي، تنش پسماند عبارت است از حوزه هاي تنش كه در غياب نيروهاي خارجي در جسم وجود دارند. اين تنش ها معادلات تعادل را ارضا مي كنند و هيچ مدركي از وجود آن ها مشاهده نمي شود. حضور ميدان هاي تنش پسماند در يك قطعه ممكن است به واماندگي آن بيانجامد، از اين رو اندازه گيري و بررسي اين ميدان ها بخش مهمي از شاخه ي تحليل تنش مكانيك جامدات را در برمي گيرد. روش هاي مخرب و غير مخرب زيادي براي اندازه گيري اين تنش هاي پسماند وجود دارد، روش شيارزني يك ابزار بسيار مفيد براي اندازه گيري تنش پسماند مي باشد. استفاده از اين روش در بسياري از وضعيت ها كه روش هاي ديگر غيردقيق، پرهزينه، سخت و يا به سادگي در همه جا امكان پذير نيستند بسيار مناسب مي باشد. در اين روش با ايجاد برش هايي با عمق افزاينده، تنش هاي پسماند موجود در قطعه آزاد شده (تنش ها در جهت عمود بر صفحه ي شيارخواهند بود) و منجر به بروز تغيير شكل هايي در قطعه مي شوند. با اندازه گيري تغيير شكل هاي به وجود آمده در محل هاي مناسب توسط كرنش سنج و با استفاده از روابطي بر پايه ي الاستيسيته و مكانيك شكست تنش پسماند موجود در قطعه پيش از ايجاد شيار قابل محاسبه خواهد بود. در پژوهش حاضر به اندازه گيري آزمايشگاهي و همچنين مطالعه عددي توزيع تنش پسماند در دو جهت عمود بر هم در نمونه هايي از جنس فولاد ضدزنگ L316 با استفاده از روش شيارزني صليبي اصلاح شده (با استفاده از روش كامپليانس و روش LEFM) پرداخته شده است. اين روش شامل يك تغيير اساسي در برش روش شيارزني صليبي مي شود. تنش پسماند موجود در قطعات با عمليات حرارتي كوئنچ ايجاد شده است. نتايج بدست آمده از راه عددي با نتايج حاصل از مطالعات قبلي كه بر روي روش شيارزني صليبي انجام شده است مقايسه شده اند. منابع ديگر خطا عبارتند از پيدايش پلاستيسيته حين برشكاري و عدم يكنواختي توزيع تنش پسماند در راستاي شيار كه به تفصيل بررسي شده است. تأثير كرنش هاي آزاد شده ي موازي با صفحه ي شيار (هنگام اندازه گيري تنش پسماند در جهت اول) روي اندازه گيري در جهت دوم نيز به عنوان عامل خطايي در اندازه گيري جهت دوم بررسي شده است.
Thesis summary
اثر تنش پسماند بر نمودار تنش-كرنش بدست آمده ازميله ي هاپكينسون
هاشم ميكاييلي
شناسايي رفتار مواد در نرخ كرنش بالا اهميت زيادي در مدل سازي تغيير فرم هاي سريع سازه ها دارد. رفتار مواد در بارگذاري ضربه اي نسبت به شبه استاتيكي متفاوت است. يكي از روش هاي رايج براي تعيين رفتار ماده در نرخ كرنش هاي بالا استفاده از دستگاه تست هاپكينسون است كه براي تعيين رفتار مكانيكي در نرخ كرنش هاي بالا102 و104 بر ثانيه به كار گرفته مي- شود. درهنگام نمونه سازي براي ميله ي هاپكينسون مقدار تنش پسماند در نمونه ها در نظر گرفته نمي شود و اثر آن روي نتايج ناديده گرفته مي شود. باتوجه به محدود بودن مطالعات انجام شده، اثر تنش پسماند در ميله ي هاپكينسون بررسي شد. به اين منظور روش هاي مختلفي براي ايجاد تنش هاي پسماند در نمونه ها مانند كوئنچ و رولينگ و مندريل استفاده شد. در اين پژوهش نشان داده شده است كه تنش پسماند اهميت بسزايي در نمودار تنش – كرنش حاصل از هاپكينسون دارد. در روش حرارتي با اعمال تنش پسماند به وسيله كوئنچ كردن نمونه ها در دماهاي مختلف انجام شده است كه نمودار هاي تنش – كرنش حاصل از هاپكينسون فشاري 7الي%16 نسبت به نمونه هاي بدون تنش پسماند سطح تنش افزايش پيدا كرده است. در روش مكانيكي تنش پسماند عميق به وسيله فرايند مندريل كاري و تنش سطحي به وسيله فرآيند غلتك زني ايجاد شده است كه در روش مندريل كاري نمودار هاي تنش – كرنش حاصل از هاپكينسون فشاري 6 الي%11 افزايش سطح تنش نسبت به نمونه هاي بدون تنش پسماند داشته است و در روش غلتك زني نمودارهاي تنش – كرنش تغيير بسيار ناچيزي نسبت به نمونه هاي ساده داشته است. مقدار و توزيع تنش پسماند ناشي از اين روش هاي كوئنچ و رولينگ و مندريل با استفاده از مدل‎سازي در نرم افزار ABAQUS اندازه گيري گرفته است. در نهايت براي مقايسه روش عددي وتجربي، در روش عددي به منظور اعمال رفتار واقعي ماده در نرم افزار ABAQUS ، از ضرايب جانسون كوك فولاد L304 استفاده شده است. با اعمال تنش هاي پسماند مختلف ذكر شده در هاپكينسون فشاري شبيه سازي شده، نمودار هاي تنش – كرنش عددي با تنش پسماند و بدون تنش پسماند محاسبه شده است. در نمودار تنش – كرنش عددي نمونه هاي كوئنچ شده 9 الي % 16 افزايش سطح تنش نسبت به نمونه بدون تنش پسماند داشته و در نمونه هاي مندريل كاري شده 6 الي % 14 تغيير بسزايي داشته ايم. در نمودار تنش – كرنش عددي با اعمال تنش پسماند غلتك زني شده نسبت به نمو
Thesis summary
اثر تنشهاي پسماند بر نمودار بدست آمده از ميله هاپكينسون
هاشم ميكاييلي
چكيده: شناسايي رفتار مواد در نرخ كرنش بالا اهميت زيادي در مدل سازي تغيير فرم هاي سريع سازه ها دارد. رفتار مواد در بارگذاري ضربه اي نسبت به شبه استاتيكي متفاوت است. يكي از روش هاي رايج براي تعيين رفتار ماده در نرخ كرنش هاي بالا استفاده از دستگاه تست هاپكينسون است كه براي تعيين رفتار مكانيكي در نرخ كرنش هاي بالا102 و104 بر ثانيه به كار گرفته مي- شود. درهنگام نمونه سازي براي ميله ي هاپكينسون مقدار تنش پسماند در نمونه ها در نظر گرفته نمي شود و اثر آن روي نتايج ناديده گرفته مي شود. باتوجه به محدود بودن مطالعات انجام شده، اثر تنش پسماند در رفتار مكانيكي بدست آمده از ميله ي هاپكينسون بررسي شد. به اين منظور روش هاي مختلفي براي ايجاد تنش هاي پسماند در نمونه ها مانند كوئنچ و رولينگ و مندريل استفاده شد. در اين پژوهش نشان داده شده است كه تنش پسماند اهميت بسزايي در نمودار تنش – كرنش حاصل از هاپكينسون دارد. در روش حرارتي با اعمال تنش پسماند به وسيله كوئنچ كردن نمونه ها در دماهاي مختلف انجام شده است كه نمودار هاي تنش – كرنش حاصل از هاپكينسون فشاري 7الي%16 نسبت به نمونه هاي بدون تنش پسماند سطح تنش افزايش پيدا كرده است. در روش مكانيكي تنش پسماند عميق به وسيله فرايند مندريل كاري و تنش سطحي به وسيله فرآيند غلتك زني ايجاد شده است كه در روش مندريل كاري نمودار هاي تنش – كرنش حاصل از هاپكينسون فشاري 6 الي%11 افزايش سطح تنش نسبت به نمونه هاي بدون تنش پسماند داشته است و در روش غلتك زني نمودارهاي تنش – كرنش تغيير بسيار ناچيزي نسبت به نمونه هاي ساده داشته است. در نهايت براي مقايسه روش عددي وتجربي، در روش عددي به منظور اعمال رفتار واقعي ماده در نرم افزار ABAQUS ، از ضرايب جانسون كوك فولاد L304 استفاده شده است. با اعمال تنش هاي پسماند مختلف ذكر شده در هاپكينسون فشاري شبيه سازي شده، نمودار هاي تنش – كرنش عددي با تنش پسماند و بدون تنش پسماند محاسبه شده است. در نمودار تنش – كرنش عددي نمونه هاي كوئنچ شده 9 الي % 16 افزايش سطح تنش نسبت به نمونه بدون تنش پسماند داشته و در نمونه هاي مندريل كاري شده 6 الي % 14 تغيير بسزايي داشته ايم. در نمودار تنش – كرنش عددي با اعمال تنش پسماند غلتك زني شده نسبت به نمونه ساده تفاوت بسيار ناچيزي داشته است.
Thesis summary
عيب يابي و تمديد عمر در آلياژ آلومينيوم 356A
مجيد نيكنام
بيشتر شكستها در سطح اتفاق ميافتد. بنابراين كنترل و بهبود خصوصيات سطح ميتواند تاثير قابل توجهي بر افزايش عمر كاري و بهبود رفتار كلي مواد داشته باشد.ساچمهزني يكي از رايجترين عمليات سطحي براي افزايش عمر خستگي قطعات فلزي است. فرآيند ساچمهزني يك تنش پسماند فشاري روي سطح ايجاد ميكند و مقاومت در برابر جوانه زني و رشد ترك را افزايش ميدهد. مقدار و عمق اين تنشها مهمترين عامل در بهبود عملكرد قطعات و افزايش عمر خستگي آنهاست. در كنار مزاياي ساچمهزني شديد، افزايش زبري سطح از معايب اين فرآيند محسوب ميشودكه اين امر تأثير ساچمهزني شديد در بهبود عمر خستگي را كاهش ميدهد. در اين پژوهش با انجام شبيهسازي فرآيند ساچمهزني، اثر پارامترهاي ساچمهزني بر روي توزيع تنش پسماند فشاري، زبري سطح و اندازه دانهها بررسي شدهاست. همچنين در اين پژوهش، تغييرات زبري سطح بر اثر ساچمهزني مجدد با انرژي كمتر مورد بررسي قرار گرفتهاست. نتايج نشان ميدهد كه با افزايش انرژي فرآيند زبري سطح، عمق نفوذ و مقدار بيشينهي تنش پسماند فشاري افزايش و اندازهي دانهها در سطح كاهش مييابد. علاوه براين، شبيهسازي ساچمهزني مجدد با انرژي كمتر، كاهش زبري سطح را نشان دادهاست. نتايج بدست آمده از شبيهسازي با انجام آزمايشهاي تجربي و اندازهگيري زبري و اندازه دانهها صحهگذاري شدهاند. با انجام آزمونهاي تجربي، تأثير ساچمهزني شديد بر عمر خستگي بررسي شدهاست كه نشان ميدهد در خستگي پرچرخه، ساچمهزني شديد عمر را تا سه برابر افزايش دادهاست، در حاليكه در خستگي كمچرخه عمر تقريباً بدون تغيير بودهاست.
Thesis summary
بررسي مكـانيكي و متالوژيكي رفتـار شكست و بالستيك ورق فــولادي HSLA-100 در دماهاي محيط تا زير صفر با نرخهاي كرنش متفاوت
سعيد مرادي
در اين پژوهش، رفتار مكانيكي و بالستيك فولاد HSLA-100 در دماهاي محيط تا زير صفر مورد بررسي آزمايشگاهي قرار گرفت. آزمايش هاي نرخ كرنش بالا توسط دستگاه هاپكينسون كششي و آزمايش هاي شبه استاتيكي توسط دستگاه اينسترون صورت پذيرفت. در آزمايش هاي كشش هاپكينسون دو نوع نمونه بدون شيار و شياردار مورد استفاده قرار گرفت. نمونه هاي شياردار شامل 4 نوع شيار با شعاع هاي انحناي 5/0r=، 1r=، 4r= و mm8r= بودند. رفتار شكست اين فولاد با بررسي هاي شكست نگاري و رسم منحني هاي ضريب سه بعدي بودن تنش ( ) برحسب كرنش شكست ( ) مورد مطالعه قرار گرفت. نتايج مطالعات بيان گر اين نتيجه بود كه تنها آزمايش هايي كه در دماي C°196- و نرخ هاي كرنش 5400 و 1/s 10800 انجام گرفتند، موجب وقوع شكست ترد در اين آلياژ شدند. همچنين، در آزمايش هاي انجام شده در نرخ كرنش هاي 5400 و 1/s 10800 و دماي C°80-، شكست مخلوط مشاهده گرديد. منحني هاي تنش-كرنش به دست آمده از آزمايش هاپكينسون كششي نيز بيان گر افزايش استحكام اين فولاد در اثر كاهش دما و افزايش نرخ كرنش بود. به طوري كه تنش تسليم اين فولاد كه در آزمايش شبه استاتيكي در دماي محيط برابر MPa800 به دست آمده بود، در آزمايش دينـاميكي با نرخ كـرنش S-1 10800 و در دماي C°196- تا حدود MPa 2100 افزايش پيدا كرد. نتايج آزمايش هاي بالستيك روي اهداف با ضخامت 3 ميلي متر از اين آلياژ نشان داد كه حد بالستيك اين فولاد در دماي C°40- تفاوت چنداني با دماي محيط ندارد. حال آن كه با كاهش بيشتر دما تا C°80- و C°196- حد بالستيك افزايش پيدا كرد. اين روند در آزمايش هاي بالستيك روي نمونه هاي كوئنچ شده نيز تكرار گشت. پس از اعتبار سنجي شبيه سازي هاي بالستيك، تعدادي شبيه سازي براي مطالعه تاثير هندسه دماغه پرتابه، جرم پرتابه و ضخامت هدف بر حد بالستيك انجام شد. نتايج نشان داد كه با كندتر شدن دماغه پرتابه، حدبالستيك افزايش پيدا مي كند. همچنين افزايش جرم گلوله و كاهش ضخامت هدف موجب كاهش قابل توجه حد بالستيك مي شوند.
Thesis summary
توزيع مجدد تنش هاي پسماند ناشي از ساچمه پاشي بر روي نمونه هاي با تنش هاي پسماند اوليه
علي قاسمي
بهبود خواص سطح اجزاي مهندسي هنوز يكي از مهم ترين چالش هاي مهندسي است. ساچمه پاشي يكي از مهمترين و موثرترين روش هاي تقويت خواص سطحي است كه باعث ايجاد تنش پسماند فشاري در نزديكي سطح مي شود. اين تنش پسماند فشاري مي تواند باعث به تاخير انداختن رشد ترك و يا كاهش نرخ رشد آن در قطعات شود. مقدار و عمق اين تنش ها مهمترين عامل در بهبود عملكرد قطعات و افزايش عمر خستگي آن هاست. عوامل متعدد تاثير گذار بر پروفيل تنش پسماند ايجاد شده ناشي از فرايند ساچمه پاشي توسط محققين بررسي شده است. در اين بين اثر حضور تنش پسماند اوليه در نمونه ساچمه پاشي شده ناديده گرفته شده است و بررسي كامل و جامعي در اين مورد انجام نشده است. هدف اين مطالعه بررسي عددي و تجربي نحوه ي تغييرات توزيع تنش هاي پسماند ايجاد شده ناشي از فرايند ساچمه پاشي در نمونه با حضور تنش پسماند اوليه فشاري و كششي است. علاوه براين، با استفاده از اجزا محدود مطالعه ي پارامتريك روي عواملي مانند ميرايي ريلي، اندازه ي مش، ابعاد نمونه، پوشش سطح، سرعت پرتابه ها و ضريب اصطكاك صورت پذيرفته است. يك مدل اجزا محدود جهت شبيه سازي فرايند ساچمه پاشي با برخوردهاي تصادفي با قابليت دستيابي به پوشش 1000% توسعه يافت. همچنين، يك روش پيشنهادي جهت كاهش هزينه ي محاسبات تحليل اين فرايند بدون كاستن از تعداد برخوردها و كيفيت شبيه سازي ارايه شده است. براي ايجاد تنش هاي پسماند اوليه كششي و فشاري از فرايند خمش 4 نقطه اي استفاده شد. اندازه گيري تجربي تنش پسماند با روش سوراخ كاري مركزي گام به گام و سختي سطح براي نمونه هاي خام، خمش، سنگ زني، ساچمه پاشي، ساچمه پاشي شديد، خمش به علاوه ساچمه پاشي و سنگ زني به علاوه ساچمه پاشي انجام شده است. همچنين، شعاع فرورفتگي ناشي از برخورد ساچمه ها به صورت عددي و تجربي اندازه گيري شده است. نتايج تجربي و عددي نشان مي دهد كه تنش پسماند اوليه مي تواند پروفيل تنش پسماند ايجاد شده از فرايند ساچمه پاشي را تغيير دهد.
Thesis summary