Modares Mechanical Engineering
مهندسی مکانیک مدرس
Modares Mechanical Engineering
Engineering & Technology
http://mme.modares.ac.ir
1
admin
1027-5940
2476-6909
10.22034/mme
fa
jalali
1395
10
1
gregorian
2017
1
1
16
11
online
1
fulltext
fa
بررسی رشد ترک خستگی ناشی از خمش در استوانه های اتوفرتاژ شده با ترک خارجی
Evaluation of fatigue crack growth due to bending on the autofrettaged cylinders with external crack
در این تحقیق رشد ترک‏های سطحی خارجی در استوانه‏های اتوفرتاژ شده تحت بارگذاری خستگی خمشی، مورد بررسی قرار گرفته است. اتوفرتاژ فرآیندی است که در آن استوانه‏ جدار ضخیم در معرض مقدار معینی فشار داخلی قرار می‏گیرد، به طوری که قسمتی از جداره داخلی آن وارد ناحیه پلاستیک می‏شود. در این حالت برداشتن فشار باعث ایجاد تنش پسماند فشاری در جداره داخلی و تنش پسماند کششی در جداره بیرونی استوانه می‏گردد. در این مقاله، ترک‏ها از نوع ترک‏های نیم‏بیضوی، نیم‏بیضوی معکوس و نیم دایره‏ای می‏باشند. ماده مورد استفاده آلومینیم 2024 در نظر گرفته شد و میزان اتوفرتاژ نمونه‏ها 40 و 60 درصد لحاظ گردید. ترکها در جهت محیطی و عمود بر محور طولی استوانه در نظر گرفته شدند. شبیه‏سازی عددی به روش اجزاء محدود انجام شد. در انتها نتایج حاصل از حل عددی و تجربی با هم مقایسه گردیدند. از بررسی نتایج مشاهده گردید که در اتوفرتاژ 60% تعداد سیکل‏های شکست کمتر از ‏ اتوفرتاژ 40% و آن نیز کمتر از حالت بدون اتوفرتاژ است. توزیع ضریب شدت تنش در پیشانی ترک متقارن است و ترک در صفحه اولیه خود رشد می‏کند که نشان دهنده غالب بودن رفتار مُود اول شکست در طول رشد ترک است. در تمامی نمونه‏ها، ترک بعد از چند مرحله رشد به شکل نیمبیضوی در می‏آید و این حالت را تا لحظه شکست حفظ می‏کند.
In this study, fatigue growth of external surface cracks on the autofrettaged cylinders under bending is investigated. Autofrettage is a process in which a thick-walled cylinder subjected to internal pressure with known amount, causing some portions on the inner zone of the cylinder deformed plastically. In this case, removing the pressure causes compressive residual stresses on the inner layers and tensile stresses on the outer wall. The goal is increasing the fatigue durability of the product by inducing residual compressive stresses into materials, but along with this, there are adverse tensile stresses which can decrease the life due to the outer defects. In this paper, the external cracks are in the forms of half-elliptical, semi-elliptical and semi-circle. Samples made by aluminum 2024 alloy. The cylinders were autofrettaged up to 40 and 60 percent. Cracks were located in circumferential direction and normal to cylinder axis. The numerical simulations were performed by finite element method. Experimental data and numerical results were compared. Results show that the number of load cycles to fracture, in the 60% autofrettaged cylinders are smaller than those for 40% and also smaller than the state without autofrettage. Distribution of stress intensity factor along the crack front is symmetric and crack grows in its initial plane which indicating the dominance of the first mode of failure during the crack growth. In all samples, after some steps of the growth, crack front transforms to the semi-elliptical shape until complete fracture.
اتوفرتاژ,ترک خارجی,رشد ترک خستگی,خمش
Autofrettage,External crack,fatigue crack growth,Bending
35
44
http://mme.modares.ac.ir/browse.php?a_code=A-15-1000-7045&slc_lang=fa&sid=15
Rahman
Seifi
رحمن
سیفی
100319475328460053484
100319475328460053484
Yes
دانشیار دانشگاه بوعلی سینا همدان
Hossein
Hakimi
حسین
حکیمی
100319475328460064826
100319475328460064826
No
دانشگاه بوعلی سینا-دانشکده مهندسی