16260

16260

كاربرد مواد متغير تابعي در ديسك ترمز قطار به منظور جلوگيري از رشدترك

كارشناسي ارشد

ماشين‌هاي ريلي

مهرماه 1392

دكتر پريسا حسيني تهراني

راه آهن

چكيده امروزه استفاده از مواد متغير تابعي به دليل خواص مكانيكي و حرارتي مناسب در صنايع خودروسازي و راه¬آهن از اهميت ويژه¬اي برخوردار است. با توجه به گرماي شديد توليدي در ديسك ترمز قطار ترك¬هايي در سطح ديسك ايجاد مي¬شود كه نهايتاً منجر به شكست ديسك ترمز مي¬گردد. بنابراين استفاده از ماده¬اي مناسب به منظور كاهش احتمال رشد ترك در ديسك ترمز، از اهميت ويژه¬اي برخوردار است. ماده متغير تابعي تركيبي پيوسته از پودر فلز و سراميك است. با كنترل كسر حجمي مواد سازنده ماده متغير تابعي به صورت پيوسته در جهتي معين، ماده¬اي با تركيب مشخص براي كاربرد خاص ساخته مي¬شود. دراين تحقيق با استفاده از زير برنامه نرم افزار ABAQUS ماده متغير تابعي مدل مي-شود. فرض مي¬شود توزيع خواص ماده متغير تابعي به صورت خطي و نمايي مدل مي-شود. سپس با استفاده از روش انتگرال J ضرايب شدت تنش براي دو مدل تحت بارگذاري حرارتي و مكانيكي بدست مي¬آيد و نتايج آن با ساير تحقيقات مقايسه مي¬گردد. نتايج بدست آمده تطابق خوبي با نتايج ساير محققين دارد. در نهايت تأ ثير ضريب الاستيسيته و ضريب پواسون به منظور كاهش احتمال رشد ترك در يك مدل سه بعدي ديسك ترمز بررسي شده است. عمر خستگي ديسك ترمز فولادي و FGM با يكديگر مقايسه شده است. مشاهده گرديد تعداد سيكل بارگذاري تا رسيدن به ترك نهايي در ديسك ترمز FGM بيشتر از ديسك ترمز فولادي است. واژگان كليدي: مواد متغير تابعي، نرم افزار ABAQUS، انتگرالJ ، ضرايب شدت تنش، بارگذاري حرارتي و مكانيكي

1395/10/20

1/1/1900 12:00:00 AM

Abstract Nowadays application of functionally graded material due to appropriate thermal an​d mechanical propertiesin Automotive an​d Railway industriesis very important. By considering high amount of heat generation in railway brake disk, cracks initiate on the surface of disk an​d finally they leads to fracture. So application of appropriate material for decreasing probability of crack growth is very important. FGM is continuous combination of metal an​d ceramic powder. By controlling volume fractions of the constituent materials of FGM’s are varied continuously in a particular direction to create a certain type of material composition profile that is suitable for a given application. In this thesis FGMis modeled by using ABAQUS subroutine. Material properties of FGMare assumed to be modeled by linear an​d power law distribution.Then stress intensity factors of two models under thermal an​d mechanical condition are calculated by using J-integral method an​d their results compare with otherstudies.The result shows good match with other scientist’s result. Finally effect of module of elasticity, coefficient of expansion an​d poisson ratio inFGM for decreasing of the probability of crack growth according to maximum energy of crack growth is investigated an​d optimized condition is selected for this purpose. Keywords: FGM, ABAQUS, J-Integral, Stress intensity factor, Thermal an​d mechanical loading