احمد رضا میر، مهرداد آقایی خفری،
دوره ۱۹، شماره ۳ - ( ۱۲-۱۳۹۷ )
چکیده
دف این مطالعه، بررسی عمر با توجه به آسیب‌های واردشده توسط مکانیزم‌های اصلی توسعه آسیب در پره‌های توربین و مدل‌کردن نحوه رشد آسیب است. برای این منظور آزمایش خستگی سیکل پایین کرنش- کنترل روی فولاد زنگ‌نزن مارتنزیتی ۴۱۰ در حالت تمپرشده در دمای C°۵۶۵ در سه محدوده کرنش ۰/۸، ۱ و ۱/۵ با دمای ثابت C°۵۰۰ و زمان نگهداری ۱۵ثانیه در هر سیکل انجام شده است. اثر برهم‌کنش خزش- خستگی روی عمر و همچنین آسیب واردشده به پره توربین در شرایط مختلف بررسی شد. نتایج نشان داد که با تغییرات دامنه کرنش از ۰/۸به ۱/۵، عمر قطعه از ۲۰۵ به ۶۵ سیکل تغییر می‌کند و این در حالی بوده که سطح شکست نمونه‌ها نیز با هم متفاوت است. در مرحله بعد مدل کافین- مانسون اصلاح‌شده برای نشان‌دادن آسیب و تاثیر همزمان آن روی عمر قطعه بررسی شد. نتایج نشان داد که با کاهش تعداد رسوبات مرزدانه‌ای و تاثیر آن روی حفرات ایجادشده در قطعه، آسیب واردشده کمتر میشود و در نتیجه عمر پره توربین افزایش می‌یابد. آزمون‌های کشش دمای بالا و خستگی سیکل پایین تنش- کنترل دمای بالا نیز در حالت‌های تمپر مختلف، برای فولاد زنگ‌نزن ۴۱۰ و ۴۲۰ انجام گرفت و نتایج نشان داد که در شرایط یکسان افزایش دمای تمپر از ۲۰۰ به C°۵۶۵ باعث کاهش عمر از ۲۲۱۸ به ۱۹۵۲ سیکل شده است.
حمید هاشمی، سیدحجت هاشمی،
دوره ۱۹، شماره ۷ - ( ۴-۱۳۹۸ )
چکیده
فولاد API X۶۵ (با حداقل تنش تسلیم ksi۶۵ معادل ۴۴۸مگاپاسکال) یکی از پرکاربردترین فولادها در لوله‌های پرفشار انتقال گاز طبیعی ایران است. با مطالعه نواحی شکست نرم و ترد در سطح شکست این فولاد می‌توان کیفیت این نوع فولاد را نشان داد. در تحقیق حاضر، ویژگی‌های مرئی سطح شکست در نمونه خمش سه‌نقطه‌ای (مطابق هندسه نمونه استاندارد آزمایش ضربه سقوطی) و با عمق شیار استاندارد بررسی شده است. نمونه‌ها از بدنه لوله فولادی با قطر خارجی ۱۲۱۹میلی‌متر (۴۸اینچ) و ضخامت دیواره ۱۴/۳میلی‌متر بریده و تا ابعاد استاندارد ماشین‌کاری شد. با توجه به شرایط شبه‌استاتیک آزمایش و سرعت پایین فک ماشین (۰/۱میلی‌متر بر ثانیه)، آزمایش به‌ترتیب روی نمونههایی از جنس فلزپایه با شیار ماشین‌کاری‌شده و با عمق شیارهای ۱۵، ۱۰ و ۵/۱میلی‌متر با کنترل تغییر مکان انجام شد. با اعمال بارگذاری، رشد ترک از زیر شیار در هر نمونه شروع شد و در عرض بدون ترک نمونه (لیگامنت) ادامه یافت. در انتهای آزمایش، نمونه‌ها در نیتروژن مایع سرد شده و شکست ترد لیگامنت باقیمانده به‌صورت مکانیکی انجام شد. در این تحقیق پس از بررسی مود شکست و نحوه گسترش ترک در نمونه استاندارد، با مشاهده مرئی کلیه قسمت‌های سطح شکست توسط میکروسکوپ نوری، مواردی از قبیل میزان تغییرات ضخامت، بررسی نواحی برشی (شکست نرم)، شکست ترد اولیه، لبه‌های برشی، شکست معکوس و شکست ترد انتهایی مطالعه و با به‌دست‌آمدن درصد ناحیه شکست برشی بالای ۸۵%، نرم‌بودن شکست نمونه استاندارد تایید شد.
علی‌اکبر شامی، سیدابراهیم موسوی‌ترشیزی، علی جهانگیری،
دوره ۲۰، شماره ۲ - ( ۱۱-۱۳۹۸ )
چکیده
لوله‌های سوپرهیتر از بحرانی‌ترین اجزای بویلرهای نیروگاهی هستند. آنها به دلیل شرایط بهره‌برداری سخت (قرارگرفتن در دما و فشار بالا در طولانی‌مدت)، در معرض خرابی‌هایی مانند خزش و اورهیت‌شدن قرار دارند. بنابراین تشخیص علت این خرابی‌ها و جلوگیری از آنها بسیار مهم است. بررسی گزارش خرابی‌ها در یک نیروگاه ۳۲۰مگاواتی نشان میدهد که بیشتر گسیختگی لوله‌ها در یک ناحیه خاص در سوپرهیتر پلاتن (سوپرهیتر تشعشعی) متمرکز است. بررسی لوله‌های گسیخته‌شده نشان میدهد که دمای لوله‌ها در این منطقه بیشتر از دمای سایر نواحی لوله‌های سوپرهیتر پلاتن است. برای اثبات بالاتربودن دما در نقطه شکست از سه روش متالوگرافی، اندازه‌گیری ضخامت لایه اکسیدی داخل لوله و تحلیل حرارتی به روش دینامیک محاسباتی سیال استفاده شد. هر سه روش نتایج یکسانی را ارایه می‌کنند. نتایج بررسی‌ها این اختلاف دمای قابل توجه را تایید می‌کند و نشان میدهد که افزایش دمای موضعی در لوله‌های آسیب‌دیده ناشی از طول بیشتر این لوله‌ها است که منجر به کمترشدن دبی بخار عبوری از آنها از یک طرف و جذب حرارت بیشتر به دلیل بیشتربودن سطوح حرارتی آنها است.
فرشاد اثناعشری، سیدحسین دیباجیان، محمدجواد محمودی،
دوره ۲۰، شماره ۵ - ( ۲-۱۳۹۹ )
چکیده
مقدار آنتروپی تولیدی طی بارگذاری خستگی به عنوان یک شاخص از انباشت آسیب در ماده تلقی می شود. با استفاده از تکنیک ترموگرافی و ثبت توزیع میدان دما در سطح نمونه تحت بارگذاری چرخه‌ای بهوسیله دوربین مادون قرمز و همچنین محاسبه انرژی اتلافی و در نظر گرفتن امکان تبادل حرارت نمونه با محیط، می‌توان نرخ خالص تولید آنتروپی در سیستم را محاسبه کرد. انتظار می‌رود که با به‌کارگیری ابزار مناسب، بتوان این روش را به عنوان یک روش بازرسی غیرمخرب در رابطه با آسیب ناشی از خستگی فلزات مورد استفاده قرار داد. این تحقیق به منظور امکان‌سنجی و بررسی قابلیت کاربرد روش یاد شده به کمک مدلسازی و تحلیل عددی انجام شده است. در این مقاله با استفاده از روش عددی اجزای محدود و در قالب نرمافزار آباکوس به شبیه‌سازی آزمون خستگی خمش کاملاً معکوس‌شونده روی نمونه‌های استاندارد از جنس آلومینیوم (Al۶۰۶۱-T۶) که نتایج آزمون آزمایشگاهی آن موجود است، پرداخته میشود. براساس نتایج تحلیل مکانیکی و حرارتی به روش کوپل متوالی، به محاسبه نرخ تولید آنتروپی، آنتروپی شکست خستگی، متغیر آسیب و تخمین عمر باقیمانده براساس این متغیر پرداخته میشود. نتایج حاصل از شبیه‌سازی عددی با نتایج آزمون‌های آزمایشگاهی مقایسه و اعتبارسنجی میشود. همچنین یک تحلیل عددی برای تخمین افزایش دما و بررسی پدیده خودگرمایی خستگی در اثر بارگذاری چرخه‌ای براساس مشخصه‌های منحنی کرنش- عمر و تخمین انرژی اتلافی، با بهره‌گیری از امکان اسکریپت‌نویسی پایتون در نرمافزار آباکوس روی نمونه آزمون محوری از جنس فولاد(AISI ۴۳۴۰) صورت می‌گیرد. نتایج پژوهش حاکی از آن است که کاربرد ترموگرافی مادون قرمز به عنوان یک روش ارزیابی غیرمخرب در محدوده خستگی کم‌چرخه ابزاری مناسب برای ارزیابی میدان دما و در نتیجه تخمین آسیب انباشته در ماده است.
وحید حسینی، محمود شریعتی، مسعود مهدی‌زاده رخی،
دوره ۲۰، شماره ۶ - ( ۳-۱۳۹۹ )
چکیده
در این تحقیق، با استفاده از روشهای تجربی و عددی، رفتار پوسته‌های مخروطی‌شکل و نیم‌کروی به‌ترتیب از جنس فولاد و آلومینیوم، در معرض بارگذاری ضربه‌ای مورد بررسی قرار گرفته است. ظرفیت جذب انرژی این‌گونه جاذب‌ها محاسبه و تاثیر تزریق فوم بر رفتار فروریزش و ظرفیت جذب انرژی پوسته‌های نیم‌کروی آلومینیومی تعیین شده است. همچنین تاثیر پارامترهای هندسی پوسته بر رفتار فروپاشی و ظرفیت جذب جاذب‌های مخروطی فولادی بررسی شده است. شبیه‌سازی‌های عددی از طریق نرمافزار المان‌محدود آباکوس انجام شده و نتایج به‌دست‌آمده از آنها با نتایج حاصل از آزمایشها مقایسه شده است. در تحلیل‌های عددی از سه مدل آسیب جانسون-کوک، گارسون و روزالر اصلاح‌شده استفاده شده است. مدل آسیب جانسون- کوک در نرمافزار آباکوس موجود است، ولی مدل‌های آسیب گارسون و روزالر اصلاح‌شده از طریق زیرروال‌نویسی در محیط نرمافزار آباکوس ایجاد شدهاند. نتایج نشان میدهد که مدل روزالر اصلاح‌شده، دقت بیشتری نسبت به سایر مدل‌های آسیب دارد. تاثیر ضخامت پوسته‌های مخروطی بر بازده آنها نیز بررسی شد و مشخص شد که افزایش ضخامت، موجب افزایش بازده جاذب میشود. علاوه‌بر این، تزریق فوم تاثیر مثبتی بر عملکرد جاذب‌های نیم‌کروی ندارد.
حامد قلی‌پور، فریدرضا بیگلری،
دوره ۲۰، شماره ۸ - ( ۵-۱۳۹۹ )
چکیده
مطالعه حاضر به بررسی تجربی و عددی نمونه‌های کششی برای مطالعه و شناسایی مکانیزم شکست نرم تحت حالت‌های مختلف تنش می‌پردازد. مدل جی‌تی‌ان که یک مدل آسیب میکرومکانیکی است، برای شبیه‌سازی‌های عددی استفاده شده است. پارامترهای مرتبط با این مدل برای فولاد اس‌تی۱۲ با استفاده از روش سطح پاسخ (RSM) با حداقل اختلاف بین نتایج عددی و تجربی آزمون کشش بر روی نمونه استاندارد تعیین شدند. پارامترهای مربوط به حفره در مدل جی‌تی‌ان به‌ترتیب ۰/۰۰۱۰۷، ۰/۰۰۷۱۶، ۰/۰۱ و ۰/۱۵ برای ff, fc, fN, f۰, تعیین شدند. پس از کالیبراسیون مدل آسیب برای ماده مورد مطالعه، آزمون‌های کشش بر روی نمونه‌های کششی با هندسه‌های مختلف انجام شدند. بررسی شکست‌نگاری برای فهم مکانیزم شکست نرم تحت طیف گسترده‌ای از حالت‌های تنش انجام و دو مکانیزم شکست شناسایی شد. مدل آسیب کالیبره‌شده، برای شبیه‌سازی المان محدود نمونه‌های کششی به‌منظور مطالعه عددی مکانیزم‌های شکست مشاهده‌شده در آزمون‌های تجربی استفاده شد. نتایج عددی استخراج‌شده مطابقت خوبی با مشاهدات تجربی داشت، به‌طوری که نمودار نیرو- جابه‌جایی حاشیه خطا حدود ۵% را نشان میدهد. محل شروع شکست، جهت رشد ترک و مقدار جابه‌جایی در نقطه شکست در مطالعات عددی نیز نشان‌دهنده مطابقت نزدیک با آزمایشات تجربی بود.
آرنگ پژوهشگر، امیرحسین مغنیان، سیدعلی صدوق‌ونینی،
دوره ۲۰، شماره ۸ - ( ۵-۱۳۹۹ )
چکیده
کامپوزیت‌های زیست‌فعال، مانند پلی‌سولفون- شیشه زیست‌فعال، خواص مکانیکی بهتری نسبت به مواد خالص دارند و خواص آنها به استخوان انسان نزدیک‌تر است. در این پژوهش، از روش المان محدود توسعه‌یافته استفاده شده است، تا رفتار ناشناخته شکست کامپوزیت با دقت قابل قبول مدلسازی شود. در روش المان محدود توسعه‌یافته، استفاده از مش‌ریزی در هر مرحله ضروری نیست و با بهره‌گیری از توابع تحلیلی خاص (توابع غنی‌ساز) برای هر ناپیوستگی، دقت تقریب در تکینگی‌ها افزایش می‌یابد. هدف از استفاده از روش المان محدود توسعه‌یافته، به‌دست‌آوردن ضریب شدت تنش، جابه‌جایی‌ها، تنش در اطراف نوک ترک، چقرمگی شکست و نرخ آزاد‌سازی انرژی کرنشی است. علاوه‌بر این، کامپوزیت پلی‌سولفون- شیشه s۵۸ با ۳۰% حجمی شیشه زیست‌فعال و با استفاده از روش ریخته‌گری حلال تولید و آزمون شکست خمشی براساس استاندارد مربوطه انجام شد. همچنین برای ظاهرسازی کیفیت ناپیوستگی در فصل مشترک ذرات شیشه و زمینه پلی‌سولفون، تصاویر میکروسکوپ الکترونی از سطح شکست نمونه‌های آزمون خمش تهیه شد. رابطه بسیار نزدیکی بین ناپیوستگی اجزای کامپوزیت و ضعف در پاسخ مکانیکی و شکست کامپوزیت ساخته‌شده وجود دارد. چقرمگی شکست به‌دست‌آمده در محدوده ۱/۴ تا ۱/۶مگاپاسکال در رادیکال‌متر و نرخ آزاد‌سازی انرژی کرنشی در محدوده ۱۶۰۰ تا ۱۹۰۰ژول بر متر مربع و قابل مقایسه با مقادیر مربوط به استخوان طبیعی بدن انسان است. همچنین ضریب شدت تنش و نرخ آزاد‌سازی انرژی کرنشی توسط کدنویسی در متلب و مدلسازی در آباکوس به‌دست آمده و با نتایج تجربی و تحلیلی مقایسه شدهاند که بیانگر مطابقت خوب نتایج عددی با نتایج تجربی و تحلیلی است.
مصطفی تعظیمی، سیدحجت هاشمی، سعید رهنما،
دوره ۲۰، شماره ۱۰ - ( ۷-۱۳۹۹ )
چکیده
در این پژوهش برای اولین‌بار تغییرات ضخامت مقطع شکست نمونه نامتجانس (با درزجوش افقی) آزمایش ضربه سقوطی فولاد API X۶۵ به روش تجربی بررسی شده است. مقطع شکست نمونه آزمایش شامل سه ناحیه فلز پایه، متاثر از حرارت و جوش با ریزساختار و خواص مکانیکی متفاوت است. بیشترین کاهش ضخامت در ناحیه شکست تورقی ریشه شیار است. در ناحیه فلز پایه تغییرات ضخامت ثابت بوده که بیانگر رشد پایدار ترک در این ناحیه است. در هر دو ناحیه متاثر از حرارت قبل و بعد از ناحیه جوش، ضخامت با شیب ثابت تغییر می‌کند. به‌دلیل سختی بالا و انرژی شکست پایین ناحیه جوش، کمترین درصد تغییرات ضخامت در این ناحیه است. ضخامت در ناحیه جوش با شیب ثابت افزایش می‌یابد که علت آن کشیدگی ناحیه جوش به سمت انتهای مسیر رشد ترک بهوسیله نیروی ناشی از تغییر مود شکست از کششی به برشی است. همچنین در ناحیه شکست معکوس، به‌دلیل افزایش کرنش فشاری ناشی از برخورد چکش با نمونه، ضخامت با شیب قابل توجهی افزایش یافته و به مقدار بیشینه می‌رسد.
فاطمه یعقوبی، روح‌اله جماعتی، حامد جمشیدی اول،
دوره ۲۰، شماره ۱۱ - ( ۸-۱۳۹۹ )
چکیده
در پژوهش حاضر با استفاده از روشی نوین، فولاد دوفازی با استحکام بالا و انعطاف پذیری مطلوب از فولاد ساده کربنی با ۱۶/۰% کربن، تولید شد. با استفاده از آستنیته کردن، کوئنچ، نورد سرد نامتقارن و آنیل میان بحرانی در دماهای C˚۷۷۰ و C˚۸۰۰ و زمان های کوتاه نگهداری ۱ و ۵ دقیقه، فولاد دوفازی با ساختار فریت-مارتنزیت به دست آمد. به دلیل اعمال کرنش برشی یکنواخت از طریق نورد سرد نامتقارن، توزیع یکنواختی از فاز مارتنزیت در صفحات RD-TD و RD-ND مشاهده شد. با افزایش زمان نگهداری، کسرحجمی مارتنزیت در دمای C˚۷۷۰ از ۸ به ۱۲ درصد و در دمای C˚۸۰۰ از ۱۰ به ۳۳ درصد به ترتیب در زمان‌های ۱ و ۵ دقیقه رسید. با افزایش دما و زمان آنیل میان بحرانی مقدار مارتنزیت افزایش و سختی و استحکام بهبود یافت. نمونه تولید شده در دمای C˚۸۰۰ و زمان ۵ دقیقه، خواص مکانیکی عالی از جمله سختی HV ۲۴۴ و استحکام MPa ۱۰۲۰ و انعطاف‌پذیری ۵/۱۲% را از خود نشان داد. همچنین به دلیل بالا بودن کسرحجمی مارتنزیت و در پی آن کاهش کربن محتوی آن، سختی این فاز کاهش یافته و در نتیجه تغییرشکل پلاستیک قابل توجه و کرنش‌سختی بالایی را از خود نشان داد. سطح شکست اکثر فولادهای دوفازی تولید شده عمدتا شامل دیمپل بود که نشان دهنده‌ی رفتار شکست نرم است.
حسین ماموسی، محمد بخشی جویباری، حمید گرجی، رامین هاشمی،
دوره ۲۱، شماره ۴ - ( ۱-۱۴۰۰ )
چکیده
نمودارهای حد شکل‌دهی (FLD) معیارهای بسیار سودمندی جهت اطمینان از شکل‌دهی بدون خرابی ناشی از گلویی شدن و یا شکست ورق های فلزی تحت بارگذاری های مختلف هستند. این مقاله معیارهای شکست را برای پیش بینی شکل پذیری ورق های فولادی کم‌کربن مورد استفاده قرار میدهد تا دقت آنها در پیش‌بینی نمودار های حد شکل‌دهی تشکیل (FLDs) ارزیابی شود. به¬علاوه، منحنی‌های حد شکل‌هی در شکست (FFLD) و گلویی شدن (NFLD) برای فولاد کم کربن St۱۲ به روش تجربی و همچنین عددی استخراج شدهاند. در رویه تجربی، آزمون کشش ناکازیما استفاده شده است. در رویه عددی، با به¬کار بردن شش معیار شکست نرم پدیدارشناختی در نرم افزار اجزای محدود ABAQUS/Explicit، شکست پیش‌بینی شده است و با نتایج تجربی مقایسه شده‌است. این معیارها به کمک شش آزمون تجربی، برش درون صفحه‌ای، کشش تک‌محوری، کشش نمونه با برش دایره وسط، کشش نمونه با برش نیم‌دایره جانبی، کشش نمونه کرنش صفحه‌ای و همچنین آزمون کشش دو‌محوری خالص ناکازیما استفاده شده است. نتایج نشان داده است که معیارهایی که شامل هر دو پارامتر تنش سه‌محوره (η) و پارامتر لود (L) هستند، پیش‌بینی درست‌تری از شکست را ارایه می‌دهند. همچنین برای پیش‌بینی گلویی شدن در حین شبیه‌سازی عددی آزمون ناکازیما و همچنین استخراج نمودارهای حد شکل‌دهی در گلویی شدن از سه معیار مشتق دوم کرنش بزرگ، مشتق دوم کرنش ضخامت و مشتق دوم کرنش پلاستیک معادل استفاده شده است.
وحید غلامی، فتح اله طاهری بهروز، بهنام معمار ماهر،
دوره ۲۱، شماره ۴ - ( ۱-۱۴۰۰ )
چکیده
پنل ساندویچی ترکیبی از یک هسته نرم و دو پوسته با سفتی و استحکام بالا میباشد. در بسیاری از موارد پیوند بین پوسته و هسته به‌عنوان نقطه بحرانی آسیب‌رسان به یکپارچگی سازه ساندویچی محسوب میشود. در این تحقیق چقرمگی جدایش پوسته از هسته در تیرهای ساندویچی با هسته شیاردار متشکل از پوسته با جنس کولار ۴۹/پلی‌استر و هسته از جنس فوم پلی‌اورتان به‌صورت تجربی اندازه‌گیری شده است. مقادیر نرخ رهایی انرژی کرنشی به‌دست‌آمده در شروع رشد ترک برای نمونه‌های مورد آزمایش در محدوده ۳۴۰ ژول بر مترمربع بوده و با رشد ترک تا محدوده ۵۰۰ ژول بر مترمربع نیز افزایش می‌یابد. از جمله نوآوری‌های تحقیق حاضر می‌توان به بررسی تاثیر شیاردار کردن هسته ساندویچ پنل، بر مقاومت سازه در برابر رشد ترک اتصالی اشاره کرد. نتایج نشان میدهد که با قرار گرفتن شیار درون هسته ساندویچ پنل، ترک اتصالی در هنگام رشد با برخورد به هر شیار متوقف شده و برای شروع مجدد رشد خود به نیروی بالاتری نیاز دارد. همین پدیده باعث افزایش مقاومت این نوع از سازه در مقابل رشد ترک در ناحیه پوسته/هسته میگردد. در این تحقیق همچنین از مدلی برمبنای تئوری ناحیه چسبناک برای شبیه‌سازی رشد ترک در نمونه‌های مورد آزمایش استفاده شده است. مقایسه منحنی‌های بار-جابجایی به‌دست‌آمده از تحلیل نشان میدهد مدل ارائه‌شده توانایی مناسبی در پیش‌بینی رفتار سازه در شرایط بارگذاری مشابه را داراست.
حمیدرضا زارعی، پیام شاه نظر، محمد مسکینی، رضا سرخوش،
دوره ۲۲، شماره ۵ - ( ۲-۱۴۰۱ )
چکیده
الیاف پلی اتیلن با جرم ملکولی بالا از قوی ترین و سبک ترین الیاف موجود هستند که به طور گسترده در کاربرد‌های بالستیک با عملکرد بالا استفاده می شود. با وجود پیشرفت زیاد توان محاسباتی در سالهای اخیر، به دلیل پیچیدگی رفتار شکست الیاف این کامپوزیت در اثر ضربه، محاسبات دقیقی برای شناسایی آسیب این الیاف انجام نشده است. در این پژوهش با استفاده از پیشرفته‌ترین روش مدلسازی المان محدود کامپوزیتها (آباکوس- صریح) برای مطالعه رفتار الیاف این کامپوزیت در اثر برخورد پرتابه با سرعت بالا استفاده شده است. برای پوسته و تقویت کننده‌ها از المان جامد و برای تعیین رفتار ماده از معیار آسیب هاشین سه بعدی استفاده شده است. به دلیل عدم وجود این معیار در نرمافزار آباکوس و اهمیت استفاده از آن، این معیار توسط زیربرنامه وییومت و کدنویسی در محیط فرترن به قابلیت آباکوس اضافه شده است. نمودارهای تغییر سرعت و وقوع و گسترش خرابی گزارش شدهاند. برای ارزیابی و اعتبارسنجی این روش، ۶ نمونه پنل کامپوزیتی پلی اتیلن با جرم ملکولی بالا به ترتیب با تعداد ۲۰ و ۴۵ لایه ساخته شد و این پنل‌های کامپوزیتی مورد برخورد پرتابه سرعت بالا با سرعت‌های مختلف قرار گرفتند. در ادامه نتاج حاصل از شبیه سازی با نتایج تجربی مقایسه شد که نتایج حاصل از شبیه سازی توافق بسیار خوبی را با نتایج تجربی نشان می‌دهند.
مازیار خادمی، حسن مسلمی نایینی، محمدجواد میرنیا،
دوره ۲۲، شماره ۷ - ( ۴-۱۴۰۱ )
چکیده
در این مقاله، توسط معیار شکست GTN و تأثیر تکامل آن، دقت پیش‌بینی شکست مورد بررسی قرار گرفت. به‌منظور بررسی حالت‌های تنش، سه آزمون کالیبراسیون کشش تک‌محوری، کشش برشی و کشش کرنش صفحه‌ای برای کالیبراسیون معیار شکست و همچنین تعیین دقت معیار در پیش‌بینی شکست به کار گرفته شدند. برای مدلسازی رفتار شکست در آلومینیوم ۶T-۶۰۶۱، معیار شکست نرم GTN توسعه‌یافته، از طریق روش ترکیبی تجربی-شبیه‌سازی کالیبره شد. نرمافزار اجزای محدود آباکوس به‌منظور شبیه‌سازی فرایند استفاده شد و معیارهای شکست توسط زیر برنامه VUMAT به این نرمافزار اضافه شدند. مقادیر نیرو-جابجایی و طول کورس شکست در آزمون‌های تجربی، به‌منظور صحت‌سنجی نتایج عددی و بررسی دقت معیار مورد استفاده قرار گرفت. مطابق با نتایج، کالیبراسیون با استفاده از آزمون کشش تک‌محوری و کشش برشی، شکست را به‌طور میانگین با خطای ۶/۱۷ درصد پیش‌بینی می‌کند درحالی‌که معیار اصلی GTN قادر به پیش‌بینی شکست در آزمون کشش برشی نمی‌باشد و میزان خطا در رابطه با آزمون کشش کرنش صفحه‌ای به ۲۴ درصد می‌رسد. به‌منظور بررسی رفتار شکست آلومینیوم ۶T-۶۰۶۱ و صحت‌سنجی معیار کالیبره شده در فرایند پیچیده‌تر و غیر از آزمون‌های کشش، آزمون خم‌کاری U شکل انجام شد. مشخص شد که معیار GTN توسعه‌یافته می‌تواند شروع شکست را در فرآیند خم‌کاری U شکل با خطای ۳ درصد پیش‌بینی کند.
حسین صمدیه لباف، سید حجت هاشمی،
دوره ۲۲، شماره ۱۱ - ( ۸-۱۴۰۱ )
چکیده
آزمایش ضربه شارپی یک روش تجربی برای بررسی رفتار شکست دینامیکی مواد و مصالح مهندسی است که در دماهای مختلف بمنظور بررسی رفتار انتقال نرم به ترد مواد انجام میشود. محاسبه درصد شکست نرم و ترد سطح شکست نمونه شارپی با استفاده از روشهای چشمی و مقایسه‌ای (طبق استاندارد API E۲۳) انجام میشود که مقادیر دقیق شکست نرم و ترد را گزارش نمی‌کند. در این تحقیق، روشی برای محاسبه میزان دقیق درصد شکست نرم با استفاده از پردازش تصویر ارائه شده است که امکان بررسی قسمت‌های مختلف سطح شکست را به صورت کمی با دقت بالا فراهم می‌کند. مراحل پردازش تصویر برای سطح شکست یازده نمونه استاندارد شارپی از فولاد API X۷۰ آزمایش شده در دمای ۲۰+ تا ۸۰- درجه سلسیوس و با فاصله دمایی ده درجه شرح داده میشود. در این تحقیق برای اولین بار تبدیل تصویر کیفی سطح شکست شارپی به یک ماتریس کمی از مقدار درصد شکست ترد انجام شده است. تصاویر سطح شکست در یک قالب یکسان، شبکه‌بندی شده و هر تصویر با بیان یک ماتریس کمی‌سازی میشود. امکان پیش‌بینی شکل قسمت‌های نرم و ترد از سطح شکست در دمای متفاوت در محدوده ۲۰+ تا ۸۰- درجه سلسیوس از نتایج این تحقیق است. مقدار شکست نرم با استفاده از پردازش تصویر برای دماهای۲۰+، ۰ ، ۲۰-، ۴۰-، ۶۰- و ۸۰- درجه سلسیوس به ترتیب۱۰۰، ۱۰۰، ۸۶، ۵۳، ۳۶ و ۰ درصد گزارش شده است. دمای انتقال برای فولاد آزمایش شده منطبق با شکست نرم ۵۰ درصد، ۴۵- درجه سلسیوس بدست آمد.
مهرداد قدمی، رحمت الله قاجار،
دوره ۲۲، شماره ۱۲ - ( ۹-۱۴۰۱ )
چکیده
هرگاه یک ورق کامپوزیتی چندلایه، تحت بارگذاری کششی شبه¬استاتیک یا بارگذاری خستگی قرار گیرد، چندین نوع آسیب در آن ایجاد می¬شود؛ از جمله ترک¬های ماتریس، ترک¬های ثانویه و لایه¬لایه¬شدگی. اولین نوع آسیب، ترک¬های ماتریس¬اند که در لایه¬های دارای زاویه نسبت به جهت بارگذاری بوجود می¬آیند. این ترک¬ها اگرچه منجر به گسیختگی نمی¬شوند، اما خواص مکانیکی معادل ورق کامپوزیت را کاهش می¬دهند و می¬توانند باعث واماندگی سازه گردند. در این مقاله، یک مدل تحلیلی غیرخطی جدید، برای پیش¬بینی کاهش سفتی ورق¬های کامپوزیت متعامد ارائه و بکار گرفته می¬شود. بدین منظور، یک تابع چندجمله¬ای درجه سوم بعنوان انرژی آزاد هلمهولز پیشنهاد و پس از بررسی تحلیلی تابع پیشنهادی، روابط مربوطه استخراج می¬گردند. سپس برای اعمال روند افزایش تعداد ترک¬های ماتریس در روابط، یک آزمایش تجربی میکروسکوپی طراحی و در مورد کامپوزیت متعامد شیشه/اپوکسی استفاده می¬شود. همچنین برای تعیین ثوابت آسیب موجود در روابط استخراج¬شده، مدل¬های میکرومکانیکی اجزا محدود به همراه شرایط مرزی تناوب (PBC) بکار می¬رود. نتایج این مدل با شبیه¬سازی¬های عددی میکرومکانیکی سه¬بعدی، آزمایش¬های تجربی بارگذاری-باربرداری تک¬محوره شبه¬استاتیک و پژوهش¬های پیشین صحت¬سنجی می¬گردند. نتایج نشان می¬دهند که مدل پیشنهادی نسبت به مدل¬های خطی و غیرخطی پیشین، پیش¬بینی¬های دقیق¬تری ارائه می¬کند. همچنین با استفاده از روش میکروسکوپی پیشنهادی، روند افزایش تعداد ترک¬های ماتریس به راحتی شناسایی می¬گردد.
محمد سجاد خدایاری، رحمن سیفی،
دوره ۲۳، شماره ۴ - ( ۱-۱۴۰۲ )
چکیده
مخازن استوانهای جدار ضخیم در صنایع نفت، شیمیایی، هستهای و نظامی به منظور تحمل فشارهای داخلی کاربرد ویژهای دارند. وجود تنش پسماند فشاری در جدارهی مخازن جدار ضخیم موجب افزایش فشار ترکیدگی و عمر خستگی آن میگردد. فرآیندهای اتوفرتاژ و تداخل شعاعی در استوانهی چندلایه از روشهای مرسوم ایجاد تنش پسماند در جدارهی مخازن میباشند. به منظور دستیابی به استحکام و عمر خستگی بالاتر، از ترکیب این دو فرآیند نیز استفاده میشود. انتگرال J معیار مناسبی جهت ارزیابی رشد ترک در میدانهای کرنش الاستیک و الاستوپلاستیک میباشد. در این پژوهش با استفاده از روش اجزای محدود، توزیع انتگرال J در طول پیشانی ترک نیم بیضی در سطح داخلی استوانهی دولایهی متداخل که انتهای آن بسته بوده و لایه داخلی آن اتوفرتاژ گردیده، محاسبه و سپس فشار ترکیدگی بر مبنای معیار چقرمگی شکست ماده، JΙC
تعیین شده است. همچنین تاثیر پارامترهای مقدار اتوفرتاژ، تداخل شعاعی، عمق، زاویه و شکل ترک بر توزیع انتگرال J و فشار ترکیدگی بررسی گردیده است. لایههای داخلی و خارجی استوانهی دو لایه از جنس آلیاژ آلومینیوم ۷۰۷۵ گرید ۶T در نظر گرفته شده است. رفتار سخت شوندگی غیر خطی دورهای این آلیاژ با استفاده از مدل چابوچه، پیش بینی گردیده است. اعتبار پژوهش بررسی و دقت بالای نتایج، اثبات گردید
امیر کریمان مقدم، سعید رهنما،
دوره ۲۳، شماره ۸ - ( ۵-۱۴۰۲ )
چکیده
روش مناسب برای اتصال پلیمرهای تقویت شده با الیاف کربن (CFRP) به آلومینیوم که باعث توزیع تنش یکنواخت، عملکرد خستگی مناسب‌تر و کاهش وزن میگردد اتصال چسبی میباشد. در اتصال چسبی سطح تماس چسبنده‌ها و چسب نواحی حساس برای شروع و گسترش خرابی میباشند. برای از بین بردن آلودگی-های سطحی چسبنده‌ها بایستی عملیات سطحی شوند. در این تحقیق تاثیر الگوی هدفمند عملیات سطحی لیزری در استحکام اتصال چسبی کامپوزیت/آلومینیوم مود اول شکست مورد بررسی قرار گرفته است. ابتدا عملیات سطحی لیزری در سرتاسر نمونه‌ها انجام شده تا بتوان پارامترهای دستگاه لیزر که با ایجاد کیفیت سطح مناسب باعث افزایش استحکام اتصال می‌گردند پیدا شوند. سپس الگوی سطح هدفمند لیزری با پارامترهای مناسب برای ایجاد سایش و تمیزکاری سطح چسبنده‌ها انجام شده است. نتایج نشان دهنده افزایش ۵/۱۵% نرخ رهایی انرژی کرنشی بحرانی مود اول برای نمونه عملیات سطحی لیزری سرتاسری نسبت به روش سنباده‌زنی میباشد. این در حالی است که با الگوی هدفمند عملیات سطحی لیزری نرخ رهای انرژی کرنشی بحرانی مود اول بترتیب ۹/۵% و ۴/۲۲% نسبت به عملیات سطحی لیزری سرتاسری و سنباده‌زنی افزایش پیدا کرده است. بررسی سطح شکست نمونه‌ها نشان دهنده به تأخیر افتادن رشد ترک در نمونه‌های الگوی هدفمند عملیات سطحی لیزری با تغییر از حالت خرابی اتصال به پارگی الیاف میباشد که باعث بهبود استحکام اتصال شده است.
شهربانو صیادی، علیرضا باغبانان، مرتضی جوادی، جوردی دلگادو-مارتین، حمید هاشم الحسینی،
دوره ۲۳، شماره ۹ - ( ۶-۱۴۰۲ )
چکیده
چقرمگی شکست مود I، بعنوان یک مشخصه در فرآیند آغاز و گسترش ترک، ویژگی مهمی در مصالح بشمار میآید. در این مطالعه به بررسی اثر طول ترک اولیه بر چقرمگی شکست مود I پرداخته شده است. بدینمنظور نمونههایی از جنس پلیمر پلیمتیل متاکریلات با استفاده از روش شبه فشرده کششی، تحت بارگذاری قرار گرفته است. جهت پایش توزیع میدان تغییرشکل در حین آزمایش و بررسی اثر تغییر طول ترک اولیه بر نحوه توزیع تغییرشکل در نمونه، از روش برهمنگاری تصاویر دیجیتالی بعنوان ابزار کمکی استفاده شده است. نتایج حاصل از آزمایشها در قالب نمودارهای بار بر حسب جابجایی و زمان بررسی شده و مقدار چقرمگی شکست مود I در هریک از مقادیر طول ترک اولیه مورد ارزیابی قرار گرفته است. استفاده از روش شبه فشرده کششی در این مطالعه امکان بررسی و مقایسه مناسبی از کار انجام شده بر روی نمونه در مراحل پیش از شکست و پس از شکست را فراهم کرده است. نتایج این مطالعه نشان میدهد؛ طول ترک اولیه بعنوان یکی از کلیدی ترین فاکتورهای موثر بر رفتار شکست بوده به گونه ای که با افزایش طول ترک اولیه، میزان انرژی جذب شده تا لحظه شکست، وسعت ناحیه گسترش ترک (FPZ)، تمرکز کرنش در نوک ترک، بار بیشینه و چقرمگی شکست مود I کاهش می یابد. بر اساس مقایسه نتایج حاصل از این مطالعه، قطر مناسب برای آزمایش شبه فشرده کششی در حدود ۵۰ میلی متر بوده که برای این قطر نمونه، طول ترک اولیه بین ۵/۱۱ الی ۵/۱۵ میلی متر پیشنهاد می شود.
علیرضا بهرامی، سعید اصیل قره باغی،
دوره ۲۴، شماره ۱ - ( ۱۰-۱۴۰۲ )
چکیده
در تحقیق حاضر روشی بهبود یافته برای کاهش نویز از سری زمانی حاصل از یک سیستم آشوبناک ارائه شده است. اساس این روش بر مبنای روش کاهش نویز ارائه شده توسط شِریبر و گِرَسبِرگر میباشد که دارای عملکردی مناسب و پیچیدگی کمتر نسبت به سایر روشهای کاهش نویز از اطلاعات آشوبناک است. در اینجا از یک مدل کلی که به کمک شبکه عصبی ایجاد شده است به منظور مدل پیش‌بینی سری زمانی آشوبناک استفاده گردیده است. بر خلاف روش اصلی، استفاده از یک مدل پیش‌بینی کلی با نتایج بهتر در مقایسه با مدل‌های محلی و همچنین بهره گرفتن از روش بازسازی تحلیل طیف منفرد سبب ارائه روشی با دقت بالاتر شده است که در عین حال از مزایای منحصر به فرد روش اصلی نیز برخوردار میباشد. این روش بهبود یافته به سری زمانی حاصل از حالت آشوبناک معادلات لورِنز که با نویز گاوسی آغشته شده، اعمال گردیده است. پس از اعمال روش کاهش نویز بهبود یافته، نتایج نهایی، کاهش حدود ۳۳ درصدی مقدار خطای مطلق میانگین را در مقایسه با روش اولیه نشان می‌دهند. همچنین خطای محاسبه بُعد همبستگی پس از اعمال روش بهبود یافته به ۲ درصد کاهش یافته است.
محمد تاوید، سید حجت هاشمی،
دوره ۲۴، شماره ۵ - ( ۲-۱۴۰۳ )
چکیده
فولادهای ترمومکانیکال به دلیل چقرمگی و مقامت بالا در برابر رشد ترک، به طور گسترده در خطوط انتقال نفت و گاز استفاده میشوند. بخش وسیعی از خطوط لوله فولادی به کار رفته در صنعت نفت و گاز جمهوری اسلامی ایران از جنس فولاد API X۶۵ است. نوسان فشار داخلی گاز در لوله‌های فولادی می‌تواند باعث شکست خستگی و انفجار شود. به همین دلیل، بررسی آسیب و یکپارچگی سازهای این لوله‌ها از اهمیت بالایی برخوردار است. در این تحقیق منحنی تنش- عمر و استحکام خستگی فلز پایه لوله فولادی API X۶۵، با انجام آزمایش خستگی تخمین زده شده است. به این منظور، تعداد ۲۴ و ۲۵ نمونه آزمایشگاهی به ترتیب در راستای درز جوش (جهت طولی یا غلتک‌کاری) و عمود بر درز جوش (جهت عرضی کلاف اولیه) طبق استاندارد، از لوله در مقیاس صنعتی با قطر خارجی ۱۲۱۹ میلی‌متر و ضخامت ۳/۱۴ میلی‌متر تهیه شد. نمونه‌های تهیه شده تحت آزمایش خستگی خمشی- چرخشی کاملا معکوس شونده قرار گرفت و با در نظر گرفتن توزیع نرمال لگاریتمی، تحلیل آماری نتایج انجام شد. منحنی میانگین، منحنی مشخصه و بازه اطمینان نتایج آزمایش در ناحیه‌های عمر خستگی محدود و استحکام خستگی براساس استانداردهای ISO ۱۲۱۰۷ و ASTM-E۷۳۹ به دست آمد. مقدار میانگین حد دوام فلز پایه در راستای درز جوش و عمود بر درز جوش به ترتیب برابر ۲۹۱ و ۳۰۵ مگاپاسکال به دست آمد. این مقادیر به خوبی در محدوده پیش‌بینی ۴/۰ تا ۶/۰ استحکام نهایی فولاد آزمایش شده و بالاتر از حد دوام فلز جوش (۲۵۸ مگاپاسکال) این لوله قرار دارد.
