مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

بررسی تاثیر فرآیند اتوفرتاژ در استوانه با مواد تابعی مدرج روی پارامترهای ترک سطحی با استفاده از گسسته سازی عددی میدان تنش

نویسندگان
1 استاد/دانشگاه بوعلی سینا همدان
2 کارشناس ارشد/ دانشگاه بوعلی ینا
چکیده
در این مقاله، تغییرات ضریب شدت تنش و نرخ رهایی انرژی بر اساس روش همبستگی جابجایی و روش اصلاح شده‌ی انتگرال بسته شدن ترک برای ترک‌های سطحی خارجی در استوانه اتوفرتاژ شده از جنس مواد تابعی مدرج بررسی شده است. خواص مکانیکی بر اساس تابع مورد نظر در راستای شعاع استوانه متغیر است. فرض شده است که رفتار مواد ایزوتروپیک بوده و دارای رابطه تنش-کرنش کشسان-خمیری به صورت دوخطی می‌باشد. فرآیند اتوفرتاژ باعث ایجاد تنش پسماند کششی در قسمتهای بیرونی دیواره استوانه می شود که تاثیر نامطلوبی بر رفتار ترک خارجی خواهد داشت. متغیرهای مختلفی بر مقدار تنش پسماند کششی اثر دارند. تأثیر نسبت اتوفرتاژ، کسر حجمی مواد و ضخامت استوانه بر تغییرات تنش پسماند و علاوه بر آنها، تغییرات ابعاد و امتداد ترک سطحی بر ضریب شدت تنش و نرخ رهایی انرژی مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج نشان می‌دهند که تغییر کسر حجمی بیشترین تاثیر را بر هر دو پارامتر ترک دارد. ترک محوری از ترکهای مایل و محیطی بحرانی‌تر است. از اصل جمع آثار می توان برای تعیین اثر تنش پسماند و بار اعمالی بر رفتار ترک در مواد تابعی مدرج استفاده نمود.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Study the effect of autofrettaging of functionally graded cylinder on the surface crack parameters using numerical discretizing of stress fields

نویسندگان English

Rahman Seifi 1
AliReza Dejam 2
چکیده English

In this paper, the variations of the stress intensity factor and energy release rate have been investigated based on the displacement correlation and modified crack closure integral methods for external surface cracks in the autofrettaged functionally graded cylinder (FGC). Mechanical properties vary in the radial direction according to the desired function. Isotropic material behavior and bilinear elastoplastic stress-strain relationship are considered for the FGC. Autofrettage process induces the tensile residual stresses in the outer parts of the cylinder wall, which causing the undesirable effects on the external surface cracks. Many variables affect the distribution of tensile residual stresses. Effects of autofrettage ratio, volume fraction of material and cylinder thickness on the residual stress changes and addition, changes in the size and direction of surface cracks on the stress intensity factor and energy release rate are studied. The results show that the volume fraction has the greatest effects on both crack parameters. The axial cracks are critical in compared with circumferential and angled cracks. The principle of superposition can be used to determine the combinational effects of the residual stresses and applied loads on the behavior of cracks in the graded materials.

کلیدواژه‌ها English

Autofrettage
Residual Stress
Stress Intensity Factor
energy release rate
external surface crack