شماره ركورد
31183
پديد آورنده
حامد كلانتري
عنوان
تخمين عمر بلندمدت خزشي فلزات با استفاده از نتايج آزمايش كوتاه مدت خزش
مقطع تحصيلي
ارشد
رشته تحصيلي
مهندسي مكانيك
سال تحصيل
1400
تاريخ دفاع
1403/04/12
استاد راهنما
دكتر هادي خرمي شاد
استاد مشاور
دكتر هادي خرمي شاد
دانشكده
مهندسي مكانيك
چكيده
پيشبيني دقيق عمر خزشي براي تضمين سلامت و عملكرد بلندمدت قطعات و تجهيزات مكانيكي كه در معرض تنش و دماي بالا هستند، مانند اجزاي نيروگاهها، صنايع هوايي و فضايي، امري حياتي است. مدلهاي مكانيك آسيب پيوسته بهعنوان يكي از روشهاي رايج، از طريق معادلات بنيادي، گامي مهم در جهت مدلسازي پديده خزش و تخمين عمر خزشي ميباشند. مزيت قابل توجه اين روشها، مقرون به صرفه بودن و ارائه نتايج دقيقتر در مقايسه با ساير روشهاي پيشبيني عمر است. با اين حال، چالش اصلي در بهكارگيري اين مدلها، تعيين پارامترهاي ماده مرتبط با هر مدل است كه غالباً به تنش اعمالي و دما وابسته هستند. در اين پژوهش، عملكرد چهار مدل مكانيك آسيب پيوسته شامل كاچانف-روبوتنوف (KR)، ليو-موراكامي، عثمان-هيهورست-دايسون (OHD) و كوالفسكي-هيهورست-دايسون (KHD) در پيشبيني زمان شكست تحت تنش تكمحوري، براي آزمايشهاي كوتاهمدت (يعني در بازه 100 تا 300 ساعت) سه ماده فولاد 91P، فولاد ضدزنگ و سوپرآلياژ واسپالوي مورد ارزيابي قرار گرفت. تخمين پارامترهاي مادي براي هر مدل با استفاده از الگوريتم ژنتيك تكهدفه و بهينهسازي خطاي مدل بر اساس دادههاي آزمايش كوتاهمدت انجام شد. سپس منحني كرنش خزشي-زمان بلندمدت (يعني در بازه 2000 تا 4000 ساعت) در هر مدل استخراج و با دادهها مقايسه گرديد. معيار ارزيابي مدلها شامل خطاي پيشبيني زمان شكست و خطاي برازش منحني كرنش خزشي بود. نتايج نشان داد كه مدل KR بهترين عملكرد را در پيشبيني زمان شكست براي هر سه ماده ارائه ميدهد. مدل OHD در برازش منحني بر روي دادههاي آزمايشگاهي براي سوپرآلياژ واسپالوي و مدل ليو-موراكامي براي دو ماده ديگر (فولاد 91P و فولاد ضدزنگ) عملكرد بهتري را به نمايش گذاشتند. نهايتاً ميتوان از اين پژوهش نتيجه گرفت كه جهت پيشبيني عمر مواد با ريزساختار سادهتر تخمين دقيق پارامترهاي مادي يك مدل بر پيچيدگي آن مدل تقدم دارد. هرچند بعضاً براي مواد با ريزساختار پيچيدهتر ناچاريم ضمن تخمين دقيق پارامترهاي مادي مدل پيچيدهتري را انتخاب كنيم.
تاريخ ورود اطلاعات
1403/06/23
عنوان به انگليسي
Estimation of long-term creep life of metals using short-term creep test results
تاريخ بهره برداري
7/2/2025 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
حامد كلانتري
چكيده به لاتين
Accurate prediction of creep life is critical to ensure the health and long-term performance of mechanical parts and equipment that are exposed to high stress and temperature, such as power plant components, aerospace industries, and so on. Continuous damage mechanics models, as one of the common methods, through fundamental equations, are an important step in the direction of creep phenomenon modeling and creep life estimation. The significant advantage of these methods is cost-effectiveness and providing more accurate results compared to other life prediction methods. However, the main challenge in applying these models is to determine the material parameters associated with each model, which are often dependent on applied stress and temperature .
In this research, the performance of four continuum damage mechanics models, including Kachanov-Robotnov (KR), Liu-Murakami, Othman-Hayhurst-Dyson (OHD) and Kowalewski-Hayhurst-Dyson (KHD) in predicting the failure time under uniaxial tension, for short-term tests Three materials were evaluated: 91P steel, stainless steel and Vaspaloy superalloy. Estimation of material parameters for each model was done using single-objective genetic algorithm and model error optimization based on short-term test data. Then, the long-term creep strain-time curve was extracted in each model and compared with the data. The evaluation criteria of the models included failure time prediction error and creep strain curve fitting error .
The results showed that the KR model provides the best performance in predicting the failure time for all three materials. OHD model performed better in curve fitting on laboratory data for Vaspaloy superalloy and Liu-Murakami model for two other materials (91P steel and stainless steel). Finally, it can be concluded from this research that in order to predict the life of materials with a simpler microstructure, accurate estimation of the material parameters of a model takes precedence over the complexity of that model. However, sometimes for materials with a more complex microstructure, we have to choose a more complex model while accurately estimating the material parameters.
Keywords: Creep, Continuum damage mechanics, Genetic algorithm, Short- and long-term data, Model lifetime estimation.
كليدواژه هاي فارسي
خزش , مكانيك آسيب پيوسته , الگوريتم ژنتيك , داده هاي كوتاه مدت و بلند مدت , تخمين عمر مدل
كليدواژه هاي لاتين
Creep , Continuum damage mechanics , Genetic algorithm , hort- and long-term data , Model lifetime estimation
Author
HameKalantari
SuperVisor
Dr. Hadi khoramishad