10165

تخمين عمر خستگي فلزات با روش توليد آنتروپي

بيژن محمدي

پديده خستگي مكانيكي، روند آسيب يك ماده در نتيجه پيدايش و رشد ترك حاصله از تنش‌هاي نوساني اعمال شده به يك نقطه به صورت موضعي است، اين فرايند سبب كاهش در استحكام و ظرفيت باربري قطعه تحت بار مي‌شود و زماني كه طول ترك به طول بحراني برسد شكست رخ خواهد داد. مدل‌هاي تجربي مختلفي براي پيش‌بيني عمر خستگي طراحي شده‌اند، با اين وجود نيازمند تعيين پارامترهاي ناشناخته از آزمايشات است كه در اكثر موارد هم اين تست‌ها پر هزينه و زمان‌بر هستند. علاوه بر اين به دليل استفاده از روش‌هاي سنتي نتايج حاصله هم غير دقيق مي‌باشند. پيش‌بيني عمر خستگي به دو روش آزمايشگاهي و روش‌هاي تحليلي امكان‌پذير است. روش‌هاي تحليلي متفاوتي توسط دانشمندان ارايه شده كه بر مبناي تنش و كرنش و انرژي مي‌باشد. پيشرفت در تكنيك‌هاي موجود اندازه گيري پارامترها و مشخص كردن مواد مهندسي، با هدف توسعه مدل‌هاي جديد براي توصيف پديده خستگي به منظور برطرف كردن روش‌هاي سنتي است، يكي از مدل‌هايي كه اخيرا توسعه يافته است، تحليل خستگي بر مبناي تبديل انرژي ضمني است كه منجر به توليد آنتروپي ترموديناميكي مي‌شود كه يكي از پارامتر‌هاي مهم خرابي محسوب مي‌شود. بدليل وجود پيچ، پين، پرچ و ساير اتصالات در سازه‌هاي مختلف، ناپيوستگي‌هاي هندسي بسياري در سازه ايجاد مي‌شود كه اين در بسياري از موارد محل تمركز تنش است. با توجه به دامنه بالاي تنش و كرنش در محل‌هاي ناپيوستگي پيش‌بيني عمر خستگي كم‌چرخه در بارگذاري‌هاي نوساني، از اهميت بسزايي برخوردار است. روش‌هاي تعيين عمر خستگي كه به روش‌هاي خستگي عمر هم معروف هستند‌، عمدتاً سه دسته مي‌شوند. اين روش‌ها، عمر شكست يك قطعه بر حسب تعداد سيكل‌هاي بارگذاري N براي يك محدوده‌ي خاص از بارگذاري را پيش‌بيني مي‌كنند. در چند سال اخير استفاده از روش هاي ترموديناميكي جهت تخمين عمر خستگي مورد توجه دانشمندان قرار گرفته است. تغيير شكل‌هاي دايمي ايجاد شده در سازه بر اثر بارگذاري مكانيكي منجر به آزادسازي آنتروپي مي‌شود. دانشمندان با انجام آزمايشات بسيار نشان دادند مجموع آنتروپي‌هاي توليد شده از شروع بارگذاري تا لحظه شكست نهايي مقدار ثابت و مستقل از بارگذاري و شكل هندسي بوده و پارامتري وابسته به ماده است، اين پارامتر به نام پارامتر نهايي شكست ناميده مي شود.

6/13/2019 12:00:00 AM

73256

1400/09/07

تخمين عمر خستگي، توليد آنتروپي، خستگي كم چرخه، روش هاي ترموديناميكي