---

---

در این تحقیق رفتار ورق فولادی و همچنین اثر انحنای آن در بهبود خواص ضربه ای بصورت تجربی و عددی بررسی شده است . برخورد در سه سطح انرژی مختلف صورت گرفته و در روش تجربی آزمایشات با استفاده از دستگاه سقوط آزاد وزنه انجام شده است . به منظور بررسی اثر انحنای ورق فولادی بر روی تغییر شکل ماندگار و شتاب ضربه زننده در طی فرآیند برخورد؛ نمونه های آزمایشی در سه انحنای مختلف تهیه شده و با استفاده از فیکسچرهای مناسب آزمایش ضربه در سه سطح انرژی مختلف (سه ارتفاع سقوط آزاد) انجام شده است. دو پارامتر مهم ، شامل تغییر شکل ماندگار ورق و همچنین شتاب ضربه زننده در لحظه شروع برخورد تا زمان توقف کامل قطعه ، با روش عددی محاسبه شده و نتایج عددی با اندازه گیری های تجربی مقایسه گردیده است. نتایج هر دو روش تجربی و عددی ، نشان می دهد با افزایش شعاع انحنای ورق ، مقدار حداکثر تغییر شکل ماندگار کاهش یافته ولی شتاب برخورد افزایش می یابد. البته با افزایش بیشتر شعاع ورق (نزدیک شدن رفتار قطعه به ورق مسطح) حداکثر شتاب ضربه زننده و همچنین حداکثر تغییر شکل ماندگار، ثابت می مانند.

---

در مقاله حاضر، ظرفیت جذب‌انرژی فوم‌ آلومینیوم A۳۵۶ تقویت‌شده با ذرات SiC تحت بار ضربه‌ای مورد مطالعه قرار گرفته و نتایج جدیدی حاصل گردید. ماده فومی با استفاده از روش ذوبی به‌کمک عامل فوم‌ساز CaCO۳، ساخته شد. دستگاه آزمون ضربه‌سقوطی در مقیاس آزمایشگاهی طراحی و ساخته شد. مدار کامل نیروسنج دینامیکی (لودسل) طراحی و روی آن نصب گردید. آزمایش ضربه با استفاده از یک ضارب نیم‌کروی و با سرعت ۶,۷۰ m/s، بر روی نمونه‌های فوم انجام شد. نمودار تغییرات نیرو بر حسب زمان به‌دست آمد و نتایج حاصله، با نتایج به‌دست آمده از سنسور پیزوالکتریک مقایسه شد که مطابقت خوبی بین آن‌ها وجود دارد. پاسخ ضربه به‌دست آمده برای فوم-کامپوزیتی A۳۵۶/SiCp، یک پاسخ کم‌نوسان (حداکثر با ۵.۸% نوسان) و پایدار است که بیانگر طراحی مناسب ماشین و خروجی قابل‌اعتماد آن می‌باشد. هم‌خوانی رفتار ماده با نتایج محققین دیگر نیز، بر این امر صحه می‌گذارد. پاسخ مذکور شامل سه ناحیه الاستیک، بار پلاتو و شکست می‌باشد؛ در ناحیه پلاتو، فوم می‌تواند تغییرشکل‌های پلاستیک را در یک بار تقریباً ثابت تحمل نماید. پایان ناحیه پلاتو و شروع ناحیه شکست ماده، در لحظه‌ای اتفاق می‌افتد که نرخ انرژی‌ جذب‌شده توسط فوم کاهش ‌می‌یابد. مقدار بار پلاتو و انرژی جذب‌شده که توسط لودسل برآورد شده است، بترتیب برابر با ۱.۶۲ kN و ۲۲.۰۴ J بوده که در مقایسه با سنسور پیزوالکتریک، دارای خطای نسبی ۱.۸ و ۷.۷ درصد می‌باشد. مقدار (و درصد) انرژی جذب‌شده در نواحی الاستیک، پلاتو و شکست بترتیب برابر با ۶.۰۷ J (۲۷.۵%)، ۶.۵۸ J (۲۹.۹%) و ۹.۳۹ J (۴۲.۶%) می‌باشد.

---

در سال‌های اخیر شکست‌نگاری نمونه‌های فولادی آزمایش ضربه سقوطی بدلیل پیچیدگی زیاد و دارا بودن ویژگی‌های بسیار متفاوت مورد توجه محققین قرار گرفته است. در تحقیق حاضر برای نخستین بار بررسی ماکروسکوپیک (مرئی) سطح شکست نمونه حاوی درزجوش مارپیچ از جنس فولاد API X۶۵ با استفاده از آزمایش ضربه سقوطی انجام شده است. نمونه‌های آزمایشگاهی حاوی درزجوش در وسط نمونه، از لوله واقعی فولادی با قطر خارجی ۱۲۱۹ میلی‌متر و ضخامت دیواره ۱۴,۳ میلی‌متر بریده و تا ابعاد استاندارد ماشین‌کاری شد. سپس شیار اولیه شورون با هندسه V-شکل در وسط درزجوش با عمق شیار‌های مختلف (۵.۱، ۱۰ و ۱۵ میلی‌متر) ایجاد و نمونه‌ها تحت بارگذاری دینامیکی با سرعت چکش ۷ متر بر ثانیه آزمایش شد. شکست‌نگاری نمونه با عمق شیار ۵.۱ میلی‌متر (معرف رفتار شکست درزجوش) نشان داد ترک بصورت شکست مسطح از نوع تورقی (کلیواژ) درریشه شیار (محل حداکثر ضریب شدت تنش) آغاز شد. شکست ترد بلافاصله تبدیل به شکست نرم برشی شده و با انحراف به یک سمت نمونه به‌مقدار زیاد در ناحیه متاثر از حرارت ادامه یافت و سپس درانتهای آزمایش وارد ناحیه فولاد پایه شد. در ناحیه شکست نرم برشی، لایه لایه شدن طولی فولاد تقریبا به موازات مسیر رشد ترک وجود دارد. در منطقه ضربه چکش نیز لبه‌های برشی وشکست معکوس مشاهده می‌شود. با محاسبه مساحت شکست نرمبرشیبالای ۹۵ درصد، مطابق روابط موجود در استاندارد مشخص شد این شکست مکانیزم غالب در نمونه آزمایش شده بوده و این فولاد برای کاربرد در لوله‌های پرفشار انتقال گاز طبیعی مناسب است.

---

لوله‌های کامپوزیتی در طول استقرار در محل یا کارکرد، ممکن است تحت بارهای ضربه‌ای قرار گیرند. با تعیین خواص ضربه‌ای لوله‌های کامپوزیتی و بهره‌گیری از آن‌ها در فرایند طراحی، صحت رفتار این سازه‌ها در شرایط بارگذاری ضربه‌ای تضمین می‌شود. در این پژوهش، رفتار لوله‌های کامپوزیتی شیشه/اپوکسی تحت بارگذاری دینامیکی محوری به صورت تجربی، بررسی شده است. همچنین تاثیر پارامترهایی نظیر چگالی الیاف، زاویه چیدمان الیاف، قطر داخلی لوله و انرژی ضربه بر میزان تخریب لوله‌ها نیز مورد مطالعه قرار گرفت. برای تهیه نمونه های کامپوزیتی از الیاف شیشه نوع E با دو چگالی متفاوت ۲۰۰ gr⁄m^۲ و ۴۰۰ gr⁄m^۲ استفاده شد. نمونه‌ها توسط یک فیکسچر، بر روی دستگاه سقوط وزنه دانشگاه تفرش قرار داده شدند و ضربه زن از ارتفاع ۲ متری بر روی آن‌ها رها شد. نمودارهای نیرو-جابجایی برای هر آزمایش، استخراج و با یکدیگر مقایسه شدند. همچنین پارامتری به نام جذب انرژی ویژه، جهت مقایسه بهتر کارایی نمونه‌ها به عنوان انرژی ، برای نمونه‌های تمام آزمایش‌ها محاسبه شد. نتایج این پژوهش نشان داد که افزایش چگالی الیاف، تعداد لایه‌ها و قطر داخلی لوله، سبب افزایش انرژی جذب شده ویژه می‌شود. همچنین مشاهده شد که با افزایش انرژی ضربه دینامیکی محوری، خواص مکانیکی نمونه تغییر پیدا کرده و نمونه مستحکم‌تر خواهد شد.

---

---

---

هدف این مقاله بررسی تجربی فرکانس‌های طبیعی نمونه­های شیاردار متجانس و نامتجانس ماشین‌کاری شده از لوله واقعی با جوشکاری مارپیچ از جنس فولاد API X۶۵ با استفاده از آزمایش ضربه سقوطی کم‌سرعت مجهز به شتاب‌سنج است. آزمایش طبق استاندارد API ۵L انجام شد. نمونه‌ متجانس، بدون درز جوش و فقط شامل فلز پایه است، درحالیکه نمونه نامتجانس شامل درز جوش طولی بوده و در مقطع عرضی نمونه سه ناحیه فلز پایه، ناحیه متاثر از حرارت و ناحیه جوش وجود دارد. نمونه‌های مورد آزمایش در پژوهش حاضر تحت ضربه‌ کم‌سرعت چکش در بخش میانی آنها بدون تغییر شکل پلاستیک قرار گرفت. داده‌های آزمایشگاهی (ولتاژ-زمان) با استفاده از تبدیل فوریه از حوزه زمان به حوزه فرکانس منتقل و با فیلتر پایین‌گذر باترورث نوسان‌های اضافی از سیگنال فرکانسی حذف شد. با افزایش ارتفاع سقوط چکش، فرکانس طبیعی در نمونه‌ها تقریبا ثابت است. فرکانس طبیعی در نمونه نامتجانس کمتر از نمونه متجانس می­باشد. با داشتن اطلاعات در مورد فرکانس طبیعی می­توان از پدیده مخرب تشدید در آزمایش اصلی (شکست کامل نمونه) جلوگیری کرد. همچنین با استفاده از نتایج آزمایش تجهیز شده ضربه سقوطی کم‌سرعت و دانستن فرکانس‌ طبیعی، ‌می‌توان ضریب شدت تنش دینامیکی نمونه را تعیین نمود.

---

سقوط ذرات جامد درون سیال بعنوان یکی از مسایل پرکاربرد در بسیاری از صنایع از جمله صنعت آب و فاضلاب، زیست فناوری، مهندسی محیط زیست، مهندسی دریا و... است. در این پژوهش به مطالعه آزمایشگاهی سقوط گلوله‌های فولادی با قطرهای مختلف (از ۸ تا ۲۵ میلی‌متر) درون یک کانال آب ایستا (با فاصله از دیواره) پرداخته شده است. همچنین بعنوان یک مطالعه موردی اثر دیواره بر حرکت و سرعت گلوله با قطر مشخص مورد بررسی قرار گرفته است. بدین منظور از یک دوربین تصویر برداری پرسرعت استفاده و سرعت سقوط گلوله‌ها در حین سقوط تا زمان رسیدن به سرعت حدی بصورت تابعی از زمان توسط پردازش تصویر استخراج شده است. ضریب پسا و سایر پارامترهای وابسته نیز محاسبه و گزارش شده است. همچنین برای اولین بار نتایج آزمایشگاهی به دست آمده مربوط به سرعت لحظه‌ای و حدی با نتایج آزمایشگاهی سایر پژوهشگران و حل عددی معادلات حاکم مقایسه و صحت سنجی شده است. حداکثر اختلاف گزارش شده بین نتایج بدست آمده آزمایشگاهی و حل عددی برای سرعت لحظه‌ای و حدی به ترتیب ۱۲ و ۵/۴ درصد می‌باشد. بر اساس نتایج بدست آمده، نتایج آزمایشگاهی مربوط به ضریب پسا تطابق بسیاری با رابطه ضریب پسا پیشنهادی پژوهش‌های پیشین دارد. نتایج همچنین نشان داد که سقوط گلوله در نزدیکی دیواره منجر به تغییر مسیر گلوله در راستای افقی می‌شود اما سرعت سقوط در مقایسه با حالت دور از دیواره تغییر چندانی نداشته است.

---

در پژوهش حاضر، مکانیسم تغییر شکل بزرگ پلاستیک و شکست ساختارهای ساندویچی با رویه‌های آلومینیومی و هسته پوکه معدنی تحت بارگذاری ضربه‌ای سرعت‌پایین موردبررسی قرارگرفته است. از سامانه سقوط وزنه برای اعمال بار ضربه‌ای به نمونه در ۷ سطح انرژی مختلف ۳/۳۴، ۶/۶۸، ۹/۱۰۲، ۲/۱۳۷، ۵/۱۷۱، ۸/۲۰۵ و ۲۲۳ ژول استفاده شد. برای دستیابی به سطوح انرژی مذکور، جرم ضربه زننده ثابت و برابر با ۵/۳ کیلوگرم در نظر گرفته شد و ارتفاع ضربه زننده از نمونه از ۱ تا ۵/۶ متر تغییر داده شد. ۱۶ نمونه آزمایشی در دو نوع لایه‌بندی با و بدون هسته پوکه معدنی در نظر شد. همچنین، در این سری از آزمایش‌ها، ضخامت رویه فلزی ثابت و دو ضخامت مختلف ۱۶ و ۳۲ میلی‌متر برای هسته پوکه معدنی در نظر گرفته شد. نتایج تجربی نشان داد که در تمامی سطوح انرژی، در ساختار ساندویچی با هسته ۱۶ میلی‌متری، ناحیه کوچک‌تری دچار تغییر شکل دائمی می‌شود و این بدان علت است که فضای متخلخل میان دو ورق فلزی کوتاه‌تر است. همچنین، در سطوح انرژی پایین، ضخامت هسته پوکه معدنی نقش کلیدی را در بهبود مقاومت سازه در برابر بار ضربه‌ای وارد نمی‌کند. در قیاس با ساختار ساندویچی بدون هسته، استفاده از هسته پوکه معدنی با جرمی بسیار کم می‌تواند مانع تغییر شکل پلاستیک رویه عقبی شود و ضخامت ۱۶ میلی‌متری هسته پوکه معدنی حتی مانع گلبرگی شدن رویه جلویی نیز می‌شود.

---

زاویه بحرانی گشودگی نوک ترک به عنوان یک  عامل مناسب برای ارزیابی چقرمگی خطوط لوله گاز انتقال طبیعی به منظور توقف ترک در نظر گرفته می‌شود. منحنی نیرو-جابجایی بازتابی جامع از هندسه، خواص مکانیکی و رفتار شکست یک نمونه بارگذاری شده است، بنابراین نتیجه‌گیری مستقیم زاویه بحرانی گشودگی نوک ترک از این منحنی بسیار سودمند خواهد بود. با ترسیم منحنی‌های نیرو-جابجایی مقدار حداکثر نیرو برای داده‌های آزمایشگاهی ۲۰۹ کیلونیوتن و از طریق مدل‌سازی کامپیوتری ۲۰۷ کیلونیوتن به دست آمد. در این مقاله به منظور ترکیب نیرو، جابجایی و تغییر شکل نمونه آزمایش ضربه سقوطی و سپس محاسبه زاویه بحرانی گشودگی نوک ترک، از روش تک نمونه‌ای ساده شده استفاده شده است. زاویه بحرانی گشودگی نوک ترک به شیب ناحیه رشد ترک پایدار و ضریب دوران پلاستیک وابسته است. در مرحله اول، بر اساس این واقعیت که با افزایش جابجایی در طول رشد ترک در حالت پایدار، نیرو به صورت خطی کاهش می‌یابد، شیب منحنی نیرو-جابجایی آزمایشگاهی فولاد API X۶۵ در ناحیه رشد ترک پایدار ۵۸۳/۲۱ به دست آمد. در مرحله دوم، با مدل‌سازی آزمایش ضربه سقوطی در نرم‌افزار آباکوس و استفاده از دو روش تنش میزز و تار خنثی، ضریب دوران پلاستیک به ترتیب برابر ۵۶۸۸/۰ و ۵۶۵۱/۰ محاسبه شد. در نهایت با استفاده از این ضرایب مقدار زاویه بحرانی گشودگی نوک ترک ۰۰/۱۲ و ۰۸/۱۲ درجه تعیین گردید.