شماره ركورد
33665
پديد آورنده
فرزانه شريعتمدار تهراني
عنوان
استفاده از روش ميدان فازي براي پيش بيني شكست قطعات توليد شده به روش ساخت افزايشي
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
مهندسي مكانيك
سال تحصيل
1401
تاريخ دفاع
1404/05/08
استاد راهنما
دكتر مجبد رضا آيت اللهي
استاد مشاور
دكتر مجيد رضا آيت اللهي
دانشكده
مهندسي مكانيك
چكيده
روش هاي ساخت افزايشي به عنوان روش هاي نوين توليد قطعات به شمار مي رود. اين روش ها در مقابل روش هاي سنتي ساخت قرار دارد كه در آن ها قطعه ي نهايي از يك بلوك اوليه ساخته مي شود ولي در روش هاي نوين ساخت، قطعات هرچند با هندسه ي پيچيده، بصورت لايه به لايه توليد مي شود. در سال هاي اخير روش هاي ساخت افزايشي در صنايع مختلف مورد توجه قرار گرفته است و قطعاتي با ابعاد مختلف از مواد مختلف به كمك روش هاي مذكور توليد شده است. با توجه به اينكه لايه گذاري در اين قطعات مي تواند در جهت ها و به روش هاي گوناگون انجام شود، در مكانيك شكست ناهمسانگرد بودن اين قطعات تحليل شكست آن ها را نسبت به مواد همسانگرد دشوارتر مي سازد. اخيرا تلاش زيادي براي تحليل شكست اين نوع قطعات به روش هاي متنوع صورت گرفته است. در بين اين روش ها، روش ميدان فازي براي تحليل شكست قطعات بسيار كاربردي مي باشد زيرا كه علاوه بر تحليل دقيق بار شكست در تشخيص مسير رشد ترك نيز مورد استفاده قرار مي گيرد. در اين پژوهش، خواص مكانيكي و شكست نمونههاي ساختهشده به روش فرايند لايه نشاني مذاب (Fused Deposition Modeling) با جهات لايه گذاري و پيش ترك متفاوت بررسي شده است. براي تحليل رفتار شكست در نمونههاي تركدار از جنس Acrylonitrile Butadiene Styrene، به منظور ايجاد مودهاي بارگذاري I،II و مركب I/II چهار زاويه ترك 0، 15، 30 و 40 درجه كه هر كدام داراي چهار زاويه لايه گذاري 0، 45+، 45- و 90 درجه نسبت به پيش ترك مي باشد در نظر گرفته شده است. همچنين، جهت بررسي دقيق تر اين مسئله چند نمونه ترك دار از جنس هاي مختلف ديگر با لايه گذاري ها، زاويه پيش ترك و روش ساخت متفاوت مورد بررسي قرار گرفتند. بار شكست در همه نمونههاي تركدار آزمايشگاهي بهصورت تجربي با استفاده از آزمون خمش سه نقطهاي، اندازهگيري شده است. سپس، بارهاي شكست براي تمامي نمونههاي ساخته شده در آزمايشگاه و استخراج شده از پژوهش ها با كمك روش ميدان فازي در نرم افزار آباكوس به كمك سابروتين و مدل آسيب ناهمسانگرد محاسبه شده و با نتايج تجربي مقايسه شده است.
تاريخ ورود اطلاعات
1404/06/25
عنوان به انگليسي
The use of Phase-field method for fracture prediction of additively manufactured components
تاريخ بهره برداري
7/30/2026 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
فرزانه شريعتمدارتهراني
چكيده به لاتين
Additive manufacturing methods are considered as modern techniques for fabricating components. Unlike conventional manufacturing methods, in which the final part is produced by subtracting material from an initial block, additive manufacturing builds components layer by layer, even with complex geometries. In recent years, additive manufacturing has attracted significant attention in various industries, and components of different sizes and materials have been produced using these techniques. Since layer orientation in such components can be in different directions, the anisotropic characteristic of these components makes fracture analysis more challenging compared to isotropic materials. Numerous studies have recently been investigating fracture behavior of such components through various approaches. Among these, the phase-field method has proven highly effective for fracture analysis, as it not only provides accurate predictions of fracture loads but also predicts the crack propagation paths.
In this study, the mechanical and fracture properties of components fabricated by the use of Fused Deposition Modeling (FDM) process with different layer orientations and pre-crack angles were investigated. To analyze fracture behavior of Acrylonitrile Butadiene Styrene (ABS) cracked components, four pre-crack angles of 0°, 15°, 30°, and 40° were considered, each combined with four layer orientations of 0°, +45°, −45°, and 90° relative to the pre-crack, to simulate fracture modes I, II, and mixed-mode I/II loading conditions. Additionally, several cracked specimens made of other materials with different pre-crack angles, layer orientations, and manufacturing methods were also examined for more comprehensive analysis. The fracture load of all laboratory cracked components was experimentally measured using three-point bending tests. Subsequently, fracture loads of the fabricated specimens and those reported in the related literature were investigated by applying the phase-field method with Abaqus software through a user-defined subroutine incorporating an anisotropic damage model, and the results were compared with experimental findings.
كليدواژه هاي فارسي
ساخت افزايشي , ميدان فازي , مكانيك شكست , آباكوس , سابروتين , بارگذاري مود I , بارگذاري مود مركب , بارگذاري مود II , لايه گذاري
كليدواژه هاي لاتين
Additive Manufacturing , Phase-Field , Fracture Mechanics , Abaqus , Subroutine , Mode I Loading , Mixed-Mode Loading , Mode II Loading , Layer Orientation
Author
Farzaneh Shariatmadar Tehrani
SuperVisor
Prof. Dr. M.R. Ayatollahi