عباس فدائی

کاربرد دو تکنیک اتصال مختلف به طور هم زمان در ساخت اتصالات ترکیبی ایده نسبتاً جدیدی است که بسیار مورد توجه صنایع خودروسازی و هوا فضا برای دستیابی به اتصالات با دوام بیشتر و سازه های ایمن تر قرارگرفته است. اتصالات ترکیبی مزایای مهندسی زیادی دارند؛ زیرا اندرکنش میان یک به یک اتصالاتی که با هم ترکیب شده اند، سبب تجمیع و حتی در برخی موارد سبب هم افزایی نقاط قوت آنها می شود. به بیان دیگر، بهترین رفتار اتصال ترکیبی زمانی حاصل خواهد شد که هر یک از عناصر اتصال ترکیبی، خواص متفاوتی را بهبود ببخشند. هم افزایی بین اتصال چسب و اتصال جوش نقطه ای، مزیت های رقابتی نسبت به اتصالات چسبی سنتی فراهم می کند که از جمله ی آن ها می توان به سفتی و استحکام بالاتر و مقاومت بیشتر در برابر جداشدن اتصال اشاره کرد. افزایش سفتی اتصال بدون افزایش وزن، سفتی دینامیکی را افزایش خواهد داد که به سبب آن، فرکانس های طبیعی، به ویژه چند فرکانس نخست افزایش می یابند. بنابراین استفاده از اتصالات ترکیبی موجب ارتقای صلبیت بدنه خودرو می گردد. گفتنی است اتصال چسبی نیاز به سوراخ کاری ندارد و بار را روی سطح وسیع تری نسبت به اتصالات مکانیکی توزیع می کند. بنابراین در مقایسه با جوش نقطه ای به تنهایی، اتصال ترکیبی مذکور به سبب کاهش تمرکز تنش پیرامون دکمه جوش و بهبود مقاومت کلی اتصال در برابر خوردگی از طریق بهبود کیفیت آب بندی آن، مشخصه های استحکامی و خستگی بهتری را از خود نشان می دهد، در نتیجه کل سازه می تواند بار بیشتری را تحمل کند. به علاوه، ترکیب این دو اتصال تلرانس آسیب استاتیکی و مشخصه دینامیکی اتصال حاصل را بهبود می بخشد. مشخصه کلیدی دیگر این روش، امکان جایگزین کردن نقاط ناپیوسته با اتصالات پیوسته است که به موجب آن مقاومت برخورد وسائل نقلیه به واسطه افزایش استحکام کلی سازه بدنه افزایش می یابد که این ویژگی به نوبه خود منجر به افزایش امنیت سرنشینان در حین تصادف می گردد. در ضمن، پیوستگی اتصال این امکان را فراهم می کند که فاصله ی بین جوش های نقطه ای افزایش یابد. این امر سبب کاهش تعداد کلی جوش های نقطه ای می گردد؛ در نتیجه اجرای صنعتی این فرایند را در خط تولید مقرون به صرفه می سازد. وجود فرایند شکست دو مرحله ای، تشخیص پیش از شکست اتصال چسب - جوش را آسا ن تر وایمنی آن را افزایش می دهد.

کاربرد دو تکنیک اتصال مختلف به طور هم زمان در ساخت اتصالات ترکیبی ایده نسبتاً جدیدی است که بسیار مورد توجه صنایع خودروسازی و هوا فضا برای دستیابی به اتصالات با دوام بیشتر و سازه های ایمن تر قرارگرفته است. اتصالات ترکیبی مزایای مهندسی زیادی دارند؛ زیرا اندرکنش میان یک به یک اتصالاتی که با هم ترکیب شده اند، سبب تجمیع و حتی در برخی موارد سبب هم افزایی نقاط قوت آنها می شود. به بیان دیگر، بهترین رفتار اتصال ترکیبی زمانی حاصل خواهد شد که هر یک از عناصر اتصال ترکیبی، خواص متفاوتی را بهبود بخشند . هم افزایی بین اتصال چسب و اتصال جوش نقطه ای، مزیت های رقابتی نسبت به اتصالات چسبی سنتی فراهم می کند که از جمله ی آن ها می توان به سفتی و استحکام بالاتر و مقاومت بیشتر در برابر جداشدن اتصال اشاره کرد. افزایش سفتی اتصال بدون افزایش وزن، سفتی دینامیکی را افزایش خواهد داد که به سبب آن، فرکانس های طبیعی، به ویژه چند فرکانس نخست افزایش می یابند. بنابراین استفاده از اتصالات ترکیبی موجب ارتقای صلبیت بدنه خودرو می گردد. گفتنی است اتصال چسبی نیاز به سوراخ کاری ندارد و بار را روی سطح وسیع تری نسبت به اتصالات مکانیکی توزیع می کند. بنابراین در مقایسه با جوش نقطه ای به تنهایی، اتصال ترکیبی مذکور به سبب کاهش تمرکز تنش پیرامون دکمه جوش و بهبود مقاومت کلی اتصال در برابر خوردگی از طریق بهبود کیفیت آب بندی آن، مشخصه های استحکامی و خستگی بهتری را از خود نشان می دهد، در نتیجه کل سازه می تواند بار بیشتری را تحمل کند. به علاوه، ترکیب این دو اتصال تلرانس آسیب استاتیکی و مشخصه دینامیکی اتصال حاصل را بهبود می بخشد .

امروزه جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی یکی از روش های مناسب اتصال قطعات فلزی می باشد. این روشجوشکاری که بر مبنای گرمای ایجاد شده حاصل از اصطکاک ابزار- قطعهکار می باشد، یک روش اتصال دهیحالت جامد محسوب می شود و مشکلات مربوط به جوشکاری ذوبی را ندارد. یکی از کاربرد های نوین این فرایند اتصال آلیاژهای آلومینیوم غیرهمجنس6061 و 5083 است که کاربرد فراوانی در صنایع هوا و فضا،صنایع خودرویی، دریایی و... دارد و فقط به این روش قابلیت جوش به یکدیگر را دارند. خواص شیمیایی نزدیک به هم این دو ماده باعث به وجود آمدن یک فاز شکننده بین فلزی می شود که خواص و ویژگی های این فاز نیز نیازمند تحقیقات وسیعی می باشد. بیشتر تحقیقاتی که بر روی فرآیند اتصال فلزات غیرهمجنس به کمک این فرایند انجام شده مربوط به بررسی اثر پارامترهای جوش کاری مانند سرعت پیشروی، سرعت چرخش، زاویه حمله ابزار، تعداد پاس جوش، نیروی وارده توسط ابزار و هندسه آن بر خواص مکانیکی، خوردگی و میکرو ساختار بوده است، که با تعیین مناسب این پارامتر ها می توان به جوشی با کیفیت رسید. همچنین اثر تنش های پسماند ایجاد شده در جوش کاری این دو آلیاژ غیر همسان به دلیل تفاوت نقطه ذوب و خواصشان حائز اهمیت می باشد. در این بین اثر پارامتر های جوش کاری بر تنش های پسماند این دو آلیاژ کمتر مورد بررسی قرار گرفته است. تحقیقات نشان داده است که می توان با انتخاب مناسب پارامتر های ذکر شده، به حداقل تنش پسماند ناشی از جوش کاری اصطکاکی اغتشاشی دست یافت، لذا در این پژوهش هدف اصلی بررسی تاثیر پارامتر های سرعت چرخشی، سرعت پیشروی و زاویه ابزار بر میزان تنش پسماند درجوش کاری اصطکاکی اغتشاشی نمونه های غیرهمجنس آلیاژهای آلومینیومی 6061 و 5083 می باشد. هر کدام از این پارامترها در سه سطح مورد بررسی قرار گرفتند. با استفاده از روش تاگوچی، تعداد و نحوه انجام آزمایش ها مشخص و آزمون ها انجام گرفتند. در نهایت تنش پسماند هر نمونه با استفاده از روش استاندارد پراش اشعه ایکس اندازه‎گیری شد. با تحلیل نتایج حاصل از الگوریتم تاگوچی، شرایط کمینه تنش پسماند در سرعت چرخشیrpm1000، سرعت پیشروی mm/min40و زاویه ابزار یک درجه اتفاق می افتد. مقدار تنش های پسماند اتصال جوش بر اساس اندازه گیری انجام شده برابر با 78/78 مگاپاسکال بود. این در حالی است که تحلیل تاگوچی تنش پسماند را در این شرایط را 78/3

بر طبق مطالعات پیشین، محققین یافتند که فعالیت عضله نازک نئی طویل در افراد دارای ناپایداری مزمن مچ پا نسبت به افراد سالم بیشتر بود و شروع فعالیت این عضله نیز در برخورد با زمین در افراد دارای ناپایداری مزمن مچ پا با تاخیر مواجه بود. از این رو، هدف از انجام این پژوهش بررسی اثرات بریس جدید، اولترا و مک دیوید نسبت به حالت بدون بریس بر فعالیت الکترومایوگرافی منتخبی از عضلات مچ پا حین پرش-فرود در افراد دچار ناپایداری مزمن مچ پا در مقایسه با گروه کنترل بود.مواد و روش ها: تعداد 20 مرد و زن در دو گروه ناپایداری مزمن مچ پا و سالم در این مطالعه شرکت داشتند. ابتدا ارتفاع حداکثر پرش افراد تعیین شد، سپس نشانگری برای هرفرد در 50٪ ارتفاع پرش همان شخص برای انجام تست های پرش آزمون قرار داده شد. سپس مراحل الکترود گذاری برای ثبت فعالیت الکترومایوگرافی عضلات ساقی قدامی، نازک نئی طویل، نعلی، دوقلو قسمت خارجی و دوقلو قسمت داخلی انجام شد. افراد 12 بار عمل پرش-فرود را بصورت پرش با جفت پا و فرود بر روی پای راست در 4 حالت بدون بریس، بریس اولترا، بریس جدید و بریس مک دیوید انجام دادند. برای سنجش نقطه شروع فعالیت عضلات نیز از دو عدد فوت سوییچ، یکی در خلفی ترین قسمت خارج پاشنه و دیگری در زیر سر متاتارسال اول در زیر کفش تعبیه شد. فعالیت عضلات در سه فاز قبل از پرش، قبل از فرود و فرود بررسی شد. از روش آماری تحلیل واریانس چند متغییره با اندازه گیری مکرر جهت تجزیه و تحلیل داده ها استفاده شد. یافته ها: نتایج مطالعه حاضر در بررسی فعالیت عضلات در فاز پرش نشان داد که بریس جدید فعالیت الکترومایوگرافی عضله نازک نئی طویل را در افراد ناپایداری مزمن مچ پا و افراد سالم بطور معناداری نسبت به 3 حالت دیگر کاهش داد (001/0P=) و نیز برای عضله دوقلو قسمت خارجی نیز در افراد سالم افزایش داد (005/0P=) ولی بین بقیه عضلات در تمامی حالت ها تفاوت آماری مشاهده نشد(05/0P>). در فاز قبل از فرود نیز بریس جدید فعالیت عضلات ساقی قدامی (013/0P= گروه سالم) و نازک نئی طویل(041/0P= گروه سالم، 031/0P= گروه ناپایداری مزمن مچ پا) را بطور معناداری هم در افراد سالم و هم در افراد دارای ناپایداری مزمن مچ پا نسبت به بقیه حالت ها کاهش داد. اگرچه، در فاز فرود برای فعالیت عضلات هیچ تفاوت معناداری بین 4 حالت یافت نشد(05/0P>). همچنین نتایج بررسی نقط

جوش اصطکاکی اغتشاشی فرایند جوش کاری حالت جامد بوده که دارای بازدهی حرارتی بالا و سازگار با طبیعت است و به ویژه می تواند برای اتصال قطعات در صنایع هوا و فضا که به وزن سبک واستحکام بالا نیاز دارند و دیگر قطعات فلزی که جوش کاری آن ها با روش های متداول به دلیل رسانایی بالای آن ها نا ممکن ویا دشوار است، استفاده شود. جوش کاری اصطکاکی اغتشاشی به عنوان مهمترین پیشرفت در اتصال فلزات در این دهه در نظر گرفته می شود، یکی از کاربرد های نوین این فرایند اتصال آلیاژهای آلومینیوم غیرهمجنس7075 و 2024 است که کاربرد فراوانی در صنایع هوا و فضا دارد و فقط به این روش قابلیت جوش به یکدیگر را دارند. خواص شیمیایی نزدیک به هم این دو باعث به وجود آمدن یک فاز شکننده بین فلزی می شود که خواص و ویژگی های این فاز نیز نیازمند تحقیقات وسیعی می باشد. بیشتر تحقیقاتی که بر روی فرآیند اتصال فلزات غیرهمجنس به کمک این فرایند انجام شده مربوط به بررسی اثر پارامترهای جوش کاری مانند سرعت پیشروی، سرعت چرخش، زاویه حمله ابزار، تعداد پاس جوش، نیروی وارده توسط ابزار و هندسه آن بر خواص مکانیکی، خوردگی و میکرو ساختار بوده است، که با تعیین مناسب این پارامتر ها می توان به جوشی با کیفیت رسید. همچنین اثر تنش های پسماند ایجاد شده در جوش کاری این دو آلیاژ غیر همسان به دلیل تفاوت نقطه ذوب و خواصشان حائز اهمیت می باشد. در این بین اثر پارامتر های جوش کاری بر تنش های پسماند این دو آلیاژ کمتر مورد بررسی قرار گرفته است. تحقیقات نشان داده است که می توان با انتخاب مناسب پارامتر های ذکر شده، به حداقل تنش پسماند ناشی از جوش کاری اصطکاکی اغتشاشی دست یافت، لذا در این پژوهش هدف اصلی بررسی تاثیر پارامتر های سرعت چرخشی، سرعت پیشروی، زاویه ابزار و تعداد پاس جوش بر میزان تنش پسماند درجوش کاری اصطکاکی اغتشاشی نمونه های غیرهمجنس آلیاژهای آلومینیومی 2024 و 7075 بررسی می باشد. هر کدام از این پارامترها در سه سطح مورد بررسی قرار گرفتند. با استفاده از روش تاگوچی، تعداد و نحوه انجام آزمایشات مشخص شده و انجام گرفتند. در نهایت تنش پسماند هر نمونه در سمت آلومینیوم 7075 با استفاده از روش سوراخکاری مرکزی اندازه‎گیری شده و با استفاده ازنتایج، طبق الگوریتم تاگوچی شرایط کمینه تنش پسماند طولی و عرضی در عمق یک میلیمتر در سرعت چرخشی RPM1000، سرعت پیشروی mm/m

فرایندهای جوشکاری به طور گسترده در صنعت مورد استفاده قرار می گیرد، لذا میزان عمرخستگی جوش و به تبع آن افزایش این عمر برای جلوگیری از کارافتادگی زودرس این قطعات از اهمیت بالایی برخوردار است. جوش‎کاری اصطکاکی اغتشاشی، یکی از روش های جوش کاری حالت جامد است. این روش، بازدهی انرژی بالا و سازگاری خوبی با محیط زیست دارد. همچین، در صنایع هوافضا و سایر صنایع حساس، می تواند برای اتصال آلیاژهای پایه ی آلومینیوم به خصوص از جنس های متفاوت کاربرد گسترده ای دارد. روش جوش کاری اصطکاکی اغتشاشی یک فرایند اتصال دهی مکانیکی می باشد که در صورت تنظیم مناسب پارامترهای موثر، از کیفیت و اطمینان بالایی برخورداراست. این فرایند جوش کاری وابستگی به مهارت جوشکار نداشته و می تواند برای اتصال ورق هایی با جنس های متفاوت به کار رود.

تحقیقات نشان داده است که وجود ترک در پاشنه جوش نقش بسزایی در شکست جوش و از کار افتادگی قطعه دارد. از این رو رفع این نقیصه و بهبود عمر خستگی همواره یکی از دغدغه های طراحان صنعتی بوده است. یکی از روش های بهبود عمر خستگی جوش در شاخه اصلاح هندسه آن، روش ذوب مجدد جوش با استفاده از روش ذوب مجدد با الکترود تنگستنی است. در این پایان نامه با استفاده از نرم افزار آباکوس، میزان تنش پسماند عرضی و ضریب تمرکز تنش قبل و بعد از اصلاح جوش به روش ذوب مجدد با الکترود تنگستنی تعیین شده اند. برای اتصال حوضچه جوش و حوضچه حرارتی ناشی از روش ذوب مجدد با الکترود تنگستنی از روش مرگ و تولد اجزای محدود استفاده شد. منبع حرارتی بیضی گون دوبل گلداک به صورت متحرک برای شبیه سازی حرکت الکترود استفاده شد. در نهایت میزان تاثیرگذاری این روش بر عمر خستگی با آزمون های تجربی قبل و بعد از اصلاح در حداکثر تنش وارده به میزان 384 مگاپاسکال و با نسبت تنش R=0 و فرکانس 3 هرتز مورد ارزیابی قرار گرفت. بر اساس مطالعه انجام گرفته در این پایان نامه مشاهده شد با اعمال روش ذوب مجدد با الکترود تنگستنی، میزان تنش در سطح قطعه کاهش پیدا می کند. همچنین با انجام این روش، شکل پاشنه جوش دچار تغییر شده که این تغییر شکل به صورت افزایش شعاع و کاهش زاویه در محل پاشنه جوش می باشد. با انجام این تغییر شکل، ضریب تمرکز تنش در قطعات جوش کاری شده قبل از اصلاح برابر با 4/2 و در قطعات اصلاح شده برابر با 3/1 محاسبه شد. در نهایت پس از انجام آزمایش های خستگی بر روی نمونه-های جوش کاری شده قبل و بعد از اصلاح، میزان عمر خستگی با انجام روش ذوب مجدد با الکترود تنگستنی به طور میانگین به میزان تقریبی 30 درصد افزایش پیدا کرد.

تحقیقات نشان داده است که وجود ترک در پاشنه جوش نقش بسزایی در شکست جوش و از کار افتادگی قطعه دارد. از این رو رفع این نقیصه و بهبود عمر خستگی همواره یکی از دغدغه های طراحان صنعتی بوده است . یکی از روش های بهبود عمر خستگی جوش در شاخه اصلاح هندسه آن، روش ذوب مجدد جوش با استفاده از روش جوش پلاسما است. پژوهش های انجام شده نشان داده اند اثر این روش بر استحکام خستگی جوش در مواردی بیشتر از روش ذوب مجدد با استفاده از جوش کاری TIG می باشد [1]. در این پژوهش اثرگذاری این روش بر اتصالات جوش کاری شده در قطعات فولادی از جنس فولاد نرم نظیر St37 که در ساخت قطعات و تجهیزات مکانیکی و نیز سازه های فولادی کاربرد دارد، مورد بررسی قرار می گیرد.

عیوب جوشکاری، هندسه جوش مانند شعاع پاشنه جوش و الگوی تنش پسماند کششی، تاثیر چشمگیری بر استحکام خستگی اتصالات جوشی و شکست جوش دارند. بنابراین استفاده از تکنیک هایی به منظور بهبود عمر خستگی ضرورت دارد. به طور کلی تکنیک های بهبود عمر خستگی به دو گروه طبقه بندی می شوند: 1- روش های اصلاح هندسه جوش 2- روش های اصلاح الگوی تنش پسماند. روش سنگ زنی مته ای (Burr Grinding)، روشی برای حذف عیوب هندسی جوش به روش سنگ زنی (نوعی ماشین کاری) در موضع پاشنه جوش بوده که منجر به کاهش فاکتور تمرکز تنش و لذا افزایش استحکام خستگی جوش می شود. استفاده از روش سنگ زنی مته ای به جای سنگ زنی دیسکی باعث حذف شیارهای ناشی از عملیات سنگ زنی می گردد. در برخی از پژوهش های گزارش شده عمر خستگی اتصال جوشی به کمک این روش، تا حدود 31% افزایش یافته است [1]. در پژوهش حاضر اثر روش سنگ زنی مته ای بر استحکام خستگی در نمونه های دارای جوش لب به لب (butt Weld) از جنس فولاد شاختمانی مانند St30 بررسی خواهد شد.

تحقیقات نشان داده است که وجود تنش های پسماند کششی حاصل از جوش کاری نقش به سزایی در شکست جوش و از کار افتادگی قطعه دارد. از این رو رفع این نقیصه و بهبود عمر خستگی همواره یکی از دغدغه های طراحان صنعتی بوده است . یکی از روش های تغییر الگوی توزیع تنش پشماند کششی به فشاری و در نتیجه بهبود عمر خستگی جوش، روش ساچمه زنی (shot peening) است. در بعضی از پژوهش های انجام شده، اصلاح الگوی تنش پسماند با این روش منجر به دو برابر شدن عمر خستگی جوش می شود. در این پژوهش اثرگذاری این روش بر اتصالات ...

در بسیاری از صنایع امروزی نیاز به تولید قطعاتی با هندسه وابعادی خاص می باشد، از این رو برای دست یابی به چنین قطعاتی پس از فرایند های تولید، نظیر ریخته گری، آهنگری و... از فرایند ماشین کاری به عنوان عملیا ت تکمیلی ساخت استفاده می شود. در این فرآیند عملیات گوناگون نظیر روتراشی انجام می گیرد که موجب اعمال تنش های شدید مکانیکی وحرارتی بر سطح قطعات ماشین کاری می گردد، که خود منجر به تغییر شکل پلاستیک غیر یکنواخت در لایه های سطحی قطعه شده ودر نتیجه تنش های پسماند در این قطعات ایجاد می شوند. تنش پسماند بر عمر خستگی ، استحکام دینامیکی ، مقاومت خوردگی و همچنین به وجود آمدن اعوجاج در هندسه قطعه اثر شاخص دارد. تنش های پسماند حاصل از ماشین کاری به هندسه و جنس قطعات، فرآیندهای اولیه تولید، و نیز شرایط ماشین کاری و هندسه ابزار وابسته هستند. بنابراین درک اثرات هندسه ابزار بر تنش های پسماند و پیش بینی مقادیر و الگوی توزیع این تنش ها، دارای اهمیت های کاربردی زیادی است. در این پژوهش ، به منظور تحلیل اثر هندسه ابزار بر تنش های پسماند، فرایند ماشین کاری شبیه سازی می شود. سپس آزمایشات تجربی برای اندازه گیری تنش های پسماند به روش سوراخ کاری با کاربرد کرنش سنج های مقاومتی، به حهت صحه گذاری بر تحلیل های عددی انجام می گیرند. در انتها پس از تحلیل های عددی مختلف و ایجاد یک جامعه آماری برای تنش های پسماند حاصل از ماشین کاری با هندسه های مختلف ابزار، برای شرایط مختلف دیگری که تحلیل عددی انجام نگرفته، از شبک عصبی برای پیش بینی تنش های پسماند استفاده خواهد شد.

در بسیاری از صنایع امروزی نیاز به تولید قطعاتی با هندسه وابعادی خاص می باشد، از این رو برای دست یابی به چنین قطعاتی پس از فرایند های تولید، نظیر ریخته گری، آهنگری و... از فرایند ماشین کاری به عنوان عملیا ت تکمیلی ساخت استفاده می شود. در این فرآیند عملیات گوناگون نظیر روتراشی انجام می گیرد که موجب اعمال تنش های شدید مکانیکی وحرارتی بر سطح قطعات ماشین کاری می گردد، که خود منجر به تغییر شکل پلاستیک غیر یکنواخت در لایه های سطحی قطعه شده ودر نتیجه تنش های پسماند در این قطعات ایجاد می شوند. تنش پسماند بر عمر خستگی ، استحکام دینامیکی ، مقاومت خوردگی و همچنین به وجود آمدن اعوجاج در هندسه قطعه اثر شاخص دارد. تنش های پسماند حاصل از ماشین کاری به هندسه و جنس قطعات، فرآیندهای اولیه تولید، و نیز شرایط ماشین کاری و هندسه ابزار وابسته هستند. بنابراین درک اثرات سرعت های مختلف پیشروی و برشی بر تنش های پسماند و پیش بینی مقادیر و الگوی توزیع این تنش ها، دارای اهمیت های کاربردی زیادی است. در این پژوهش ، به منظور تحلیل اثر سرعت های مختلف پیشروی و برشی بر تنش های پسماند، فرایند ماشین کاری شبیه سازی می شود. سپس آزمایشات تجربی برای اندازه گیری تنش های پسماند به روش سوراخ کاری با کاربرد کرنش سنج های مقاومتی، به حهت صحه گذاری بر تحلیل های عددی انجام می گیرند. در انتها پس از تحلیل های عددی مختلف و ایجاد یک جامعه آماری برای تنش های پسماند حاصل از ماشین کاری با سرعت های مختلف پیشروی و برشی، برای شرایط مختلف دیگری که تحلیل عددی انجام نگرفته، از شبکه عصبی برای پیش بینی تنش های پسماند استفاده خواهد شد.

در صنایع مختلف به منظور جلوگیری از شکست ناشی از خستگی، تخمین عمر خستگی، بهینه سازی قطعات، پیشگیری از خرابی و همچنین کاهش زمان و هزینه های تولید محصول، تحلیل خستگی و گسیختگی صورت می گیرد. قطعات خودرو در مدت عملکردشان تحت بارگذاری سیکلی و/ یا متغیر قرار می گیرند که منجر به پیدایش و رشد ترک خستگی می شوند. این موضوع یکی از رایج ترین دلایل شکست قطعات خودرو است، به طوری که خستگی و گسیختگی مانع آن می شود که قطعات عملکرد صحیحی داشته و لذا مشکلات حادی در ایمنی سرنشینان خودرو ایجاد می کند. در تحقیقات متعددی به شکست خستگی قطعات مختلف خودرو مانند شاسی، اجزای موتور، انتقال قدرت، سیستم ترمز، سیستم تعلیق، فنرها و پیج و مهره ها پرداخته شده، اما در هیچیک از آن ها تحلیل کاملی از خستگی و گسیختگی میله کششی سیستم فرمان خودرو ارائه نشده است. میله کششی به دلایل مختلفی چون طراحی ضعیف، مونتاژ نادرست، اضافه بار، نواقص درونی و استفاده از عملیات تولیدی - حرارتی نامناسب، پرداخت سطح ضعیف و مواد نامرغوب ممکن است گسیخته شود. اغلب تا شکست کامل میله کششی رخ ندهد، به غیر از افزایش اندک در ارتعاش و سروصدا، هیچ نشانه ای از مشکل دیده نشده و در این هنگام راننده صدای ناگهانی ناشی از شکست را شنیده و کنترل خودرو را از دست می دهد. معمولا ترک خستگی در نواحی آسیب پذیر موضعی قطعات رخ می دهد، لذا به منظور تحلیل خستگی یک قطعه، تنش ها و کرنش های محلی در این نواحی و خواص خستگی مواد سازنده ی قطعه مد نظر قرار می گیرند. در این پژوهش، برای تحلیل تنش با هدف مشخص کردن شرایط و رفتار خستگی یک قطعه از شبیه سازی اجزای محدود استفاده خواهد شد؛ سپس آزمایش های خستگی انجام شده، و نتایج تجربی با نتایج شبیه سازی اجزای محدود مقایسه می شوند.

طراحی سازه ها و گزینش بهینه ی مواد، در صنایع از جمله صنعت هوا-فضا در صورتی که کارآمدی و ایمنی مد نظر باشد همواره از اهمیت حیاتی برخوردار بوده است در نتیجه مقاومت در برابر اثر بارهای دینامیکی در حین پرواز امری اجتناب -ناپذیر است. از جمله عناصر مهم در سازه های هوا-فضا اتصالات مکانیکی به خصوص اتصالات پیچ شده می باشد. اتصالات پیچی به شکل گسترده ای در هواپیماهای مدرن به کار گرفته می شوند. بنابراین ضروری است که مهره و پیچ قطعات را به خوبی به هم گیر دهند و دارای مقاومت خوب در برابر بار متناوب باشند. در این پژوهش تاثیر گشتاور محکم کننده پیچ در نمونه های آلومینیوم 6061- T6 که بوسیله یک پیچ و مهره محکم شده بر مقاومت کششی و عمر رشد ترک خستگی مورد بررسی قرار گرفت. برای بدست آوردن عمر خستگی نمونه های آلیاژ آلومینیومی می بایست ابتدا عمر مربوط به جوانی زنی ترک و سپس عمر رشد ترک خستگی را بدست آورد. برای هر دو عمر جوانه زنی و رشد ترک خستگی بصورت مجزا برنامه کامپیوتری در MATLAB نوشته و عمرها محاسبه شد. برای بدست آوردن عمر جوانه زنی ترک از معادله SWT استفاده شد. برای بدست آوردن پارامترهای مورد نیاز این معادله، شبیه سازی در نرم افزار المان محدود ABAQUS 6.10 انجام و مقدار تنش و کرنش در نقطه بحرانی مدل بدست آورده شد. همچنین در این تحلیل از مدل NASGRO برای بدست آوردن عمر رشد ترک خستگی با پارامترهای پایگاه داده AFGROW استفاده شد. شبیه سازی جوانه زنی ترک و رشد ترک خستگی برای نمونه های آلومینیوم 6061-T6 برای نیروهای محکم کننده پیچ 244، 3409 و 6818 نیوتن و تنش های کششی 60، 80 و 100 مگاپاسکال انجام شده و نمودارهای طول ترک برحسب عمر رشد ترک بدست آمد. نتایج نشان داد که نیروی محکم کننده پیچ عمر رشد ترک و عمر جوانه زنی ترک را بهبود می بخشد به نحوی که با افزایش نیروی محکم کننده عمرها افزایش می یابند. همچنین آزمون های خستگی برای بدست آوردن عمر خستگی نمونه های آلیاژ آلومینیومی 6061-T6 توسط دستگاه اینسترون با شرایط ذکر شده در فوق انجام شد که نشان داد نتایج حاصل از شبیه سازی مطابقت خوبی با نتایج آزمایشگاهی دارد.

در این پژوهش روشی جدید در زمینه روش های تغییر شکل پلاستیک شدید معرفی شده است. روش اکستروژن پیچشی در کانال های مساوی زاویه دار (SP-ECAE) با الهام از روش های اکستروژن پیچشی مستقیم تقارن محوری (AFSE) و اکستروژن گردابی (VE) در ترکیب با روش اکستروژن در کانال های مساوی زاویه دار (ECAE) ابداع شده است. قالب فرایند SP-ECAE از دو کانال دایره ای متقاطع با سطح مقطع برابر تشکیل شده که راستای دو کانال بر یکدیگر عمود است و درون کانال ورودی چهار شیار با هندسه دایره ای قرار داده شده است. با فشردن نمونه در کانال ورودی، به علت فشار پشتی ناشی از اکستروژن جانبی، شیار ها پر می شوند و تا پایان نیز پر می ماند. در روش های AFSE و VE این فشار پشتی با کاهش قطر تامین شده که سبب تغییر در هندسه نمونه اولیه می شود. در ادامه، نمونه از هندسه شیار ها تبعیت کرده و با عبور از ناحیه مارپیچی سطح مقطع نمونه دوباره به حالت دایره ای بازگشته و در کانال خروجی اکسترود می گردد. طی این پژوهش اثر فرایند فوق روی آلیاژ آلومینیم AA6063 و آلیاژ منیزیم بر پایه آلومینیم و روی بررسی شد. در مورد آلیاژ آلومینیم AA6063 اثر تغییرات عوامل فرایند یعنی نرخ کرنش و دما طی هفت آزمایش در دما ی اتاق، 100 و 200 درجه سانتی گراد و با سرعت های 2، 6 و 12 میلی متر بر دقیقه بررسی شدند. برای مطالعه بیشتر شبیه سازی فرایند نیز انجام شد. فرایند برای آلیاژ منیزیم نیز در دمای 200 درجه سانتی گراد و با سرعت 5 میلی متر بر دقیقه انجام شد. به منظور بررسی تغییرات در خواص مکانیکی و ریزساختاری محصول، آزمون های کشش، سختی و در برخی موارد بررسی ریزساختار صورت گرفت. در مورد آلیاژ آلومینیم AA6063 استحکام تسلیم محصول فرایند در دمای اتاق با یک بار عبور تقریباً 5/4 برابر شد و استحکام نهایی نیز بیش از %75 بهبود یافت. هم چنین میزان سختی بیش از %87 افزایش پیدا کرد و محصول از همگنی قابل قبولی در توزیع سختی برخوردار بود. اندازه دانه نیز بیش از %54 کوچک تر شد. در مورد آلیاژ منیزیم نیز استحکام تسلیم و استحکام نهایی هر دو بعد از یک عبور 7/1 برابر شدند و هم چنین شکل پذیری نیز %20 بهبود یافت. میزان سختی در این محصول نزدیک به %42 افزایش پیدا کرد و محصول از همگنی قابل قبولی در توزیع سختی برخوردار بود. اندازه دانه نیز در این محصول بیش از %64 کاهش پیدا کرد.