13864

13864

تحليل ميكرومكانيكي خزش به روش اجزاي محدود

كارشناسي ارشد

مكانيك - طراحي كاربردي

آبان 1392

آبان 1392

دكتر مجيدرضا آيت الهي

چكيده سوپر آلياژها موادي هستند كه معمولاً براي كاربردهاي دما بالا نظير پره‌هاي توربين به كار مي‌روند. با توجه به شرايط كاري قطعات داغ كه در معرض مكانيزم‌هاي خزش، خستگي، خوردگي و تأثير متقابل اين پديده‌ها باهم قرار دارند، تخمين عمر و دوام اين قطعات ساده نيست. يكي از مهم‌ترين عوامل كاهش استحكام مواد در دماي بالا، وجود عيوب ساختاري از جمله ريز‌حفره‌هااست. در اين پژوهش، تغييرشكل و رشد خزشي حفره در يك تك‌كريستال مدل‌سازي ميكرومكانيكي شده است. در مورد تك‌كريستال‌ها مكانيزم غالب خزش نابجايي‌ها است و بنابراين از خزش نفوذي صرف‌نظرگرديده است. رابطه ساختاري در نظر گرفته‌شده براي خزش تك‌كريستال مورد نظر،شكل تعميم‌يافته‌ي خزش قانون تواني بوده كه مراحل اول و دوم خزش را شامل مي‌شود. ثابت‌هاي مادي رابطه ساختاري مذكور از تطبيق نتايج مدل‌سازي بر نتايج يك آزمايش خزش استاندارد (تنش نامي ثابت و دما ثابت) بر روي نمونه‌هاي فوق‌العاده چگال از جنس تك كريستال پايه نيكل PWA1484 استخراج گرديده‌اند. در اين پژوهش، تأثير پارامترهاي مختلفبر تغيير شكل و رشد يك حفره كروي در يك سلول واحد مكعبي از جنس تك‌كريستال فوق، به روش اجزاي محدود بررسي شده است. براي مدل‌سازي و تحليل اجزاي محدود از نرم‌افزارANSYS استفاده شده است. تأثير حالت تنش اعمالي در غالب دو پارامتر مستقل نسبت سه‌محورگي تنش و لود در نظر گرفته شده است. در ابتدا تحليل‌ها براي يك مقدار ثابت كسر حجمي اوليه حفره انجام گرفته و در ادامه اثر كسر حجمي اوليه حفره بررسي گرديده است. سپس به تأثيري كه بيضي‌گون بودن حفره مي‌تواند در تغيير نتايج داشته باشد، پرداخته شده است. بررسي نتايج نشان مي‌دهد كه اگرچه حالت تنش بيش‌ترينتأثير را در چگونگي تغييرشكل حفره دارد اما به خصوص در سه‌محورگي‌هاي كم، ساير پارامترها هم بايد مورد توجه قرار گيرند. در انتهاي اين پژوهش،تغيير شكل خزشي يك سلول دو بعدي حفره‌دار تحت بارگذاري تركيبي كششي-برشيمدل‌سازي شده است. نتايج اين بررسي نشان مي‌دهد كه بارهاي برشي باعث افزايش نرخ تغيير شكل خزشي حفره و از هم پاشيدگي حفره در كرنش‌هاي خزشي كمتر مي‌شود. كلمات كليدي: خزش، مكانيزم خزش نابجايي، رشد حفره خزشي، تحليل ميكرومكانيكي، بارگذاري كششي-برشي