تداخل و نیروی پیش بار توسط اعمال گشتاور اتصال پیچ و مهره جزو روشهای بهبود عمر خستگی اتصالات می باشند. این روشها هر یک به صورت مجزا موضوع مطالعه محققان متعددی بوده اند و نتایج مختلف و مفیدی گزارش شده است. از طرفی اتصالات high-tigue کاربردی در صنایع هوافضا قابلیت اعمال توام تداخل با نیروی پیش بار را دارند ولی مطالعات منسجم و کاملی در مورد تاثیر هم زمان این دو عامل انجام نشده است. در این پایان نامه اثرات توام تداخل و پیش بار بر روی استحکام خستگی اتصالات دو لبه پیچ و مهره مورد بررسی قرار گرفته است. برای این منظور هم از روش تجربی و هم روش عددی استفاده شده است. نمونه مورد مطالعه اتصال دو لبه برشی ساخته شده از جنس آلیاژ آلومینیم 2024-t3 است که توسط یک اتصال پیچ و مهره دارای قابلیت اعمال تداخل به هم متصل شده اند. در روش تجربی با بدست آوردن ارتباط بین گشتاور اعمالی و نیروی پیش بار ایجاد شده در اتصال، نمونه های مختلف (با دو درصد مختلف تداخل و دو گشتاور مونتاژ) تحت بارگذاری خستگی با دامنه های مختلف قرار گرفته و تست ها تا مرحله گسیختگی نهایی ادامه پیدا کرده است. سپس مقاطع شکست و سطوح سایش مورد مطالعه قرار گرفته اند. نتایج بدست آمده از تست های تجربی نشان می دهند که افزایش مقدار درصد تداخل لزوما به افزایش عمر خستگی نمی انجامد. نتایج نشان داده اند که تاثیر توام این دو روش، علاوه بر مقدار درصد تداخل و گشتاور مونتاژ به دامنه بار اعمالی نیز وابسته می باشد. بررسی سطوح سایش و مقاطع شکست نشان می دهد که با تغییر دامنه بار اعمالی، محل ایجاد و شروع ترک تغییر کرده و حتی در مواردی مکانیزم تسلیم قطعه نیز تغییر می کند به نحوی که در دامنه بار پایین ترک از محلی دور از سوراخ و در اثر سایش سطوح تماسی شروع می شود که نشانه های بارز تغییر نوع گسیختگی از خستگی ساده به خستگی سایشی است. در مرحله شبیه سازی عددی به کمک نرم افزار المان محدود ansys تمامی مراحل تست های عملی یعنی عملیات تداخل، اعمال گشتاور و بارگذاری سیکلی شبیه سازی شده و توزیع تنش و کرنش در نقاط حساس اتصال استخراج شده است. مقایسه توزیع تنش محوری برای انواع مختلف نمونه ها در اطراف سوراخ تایید کننده نتایج تست خستگی و تاثیر تکنیک های بکار رفته بر عمر خستگی اتصال می باشد. همچنین بررسی های بیشتر توسط پارامترهای خستگی سایشی نشان دهنده محل وقوع سایش در قطعات تحت دامنه بار پایین می باشد. در مرحله عددی هم چنین سعی شده است تا به کمک معیارهای متفاوت خستگی چند محوری عمر خستگی قطعات تخمین زده شده و معیار مناسب مشخص شود. سپس در ادامه عمر رشد ترک توسط نرم افزار afgrow محاسبه شده که نتایج نشان می دهند که برای نمونه های تحت بار با دامنه پایین نسبت عمر رشد ترک به کل عمر خستگی کم می باشد در حالیکه برای قطعات تحت بار با دامنه بالا عمر رشد ترک تا نصف کل عمر خستگی افزایش می یابد.

اکثر شکست های مکانیکی درسازه های مهندسی بر اثر خستگی هنگامی رخ می دهد که بارگذاری محیطی درسازه های دریایی و فراساحل بیشتر به صورت سیکلی وارد می شود. ترک های خستگی در سازه های فولادی هنگامی اتفاق می افتد که تمرکز تنش بالا به موجب هندسه اتصال ها در اتصال های لوله ای ایجاد می شود. با انجام سنگ زنی می توان پروفیل جوش را اصلاح و تمرکز تنش را کاهش داد. علاوه بر این با انجام ساچمه زنی می توان عمرخستگی را با القای تنش پسماند فشاری درسطح هر مولفه بهبود بخشید. نتایج یکی از مطالعات نشان داد که عمرخستگی اتصال های جوشی تعمیری به طور قابل توجه نسبت به اتصال های جوشی و ماده بدون جوش پایین تر است. نتایج تجربی تحقیقات انجام شده نشان داد که کاربرد تعمیرهای کوتاه در بعضی از حالت ها می تواند گسترش عمر خستگی با ضریب بیشتر از 2 به دنبال داشته باشد. در این تحقیق، اثر ساچمه زنی، تنش پسماند و تعمیر بر روی عمرخستگی اتصال های لوله ای جاکت سکوی دریایی مورد بهره برداری در خلیج فارس مورد بررسی قرار می گیرد. در این مطالعه، تحلیل سازه ای یک سکوی فراساحل با استفاده از نرم افزار sacs انجام و اتصال بحرانی شناسایی می شود. همچنین فرآیند جوشکاری با استفاده از نرم افزار ansys شبیه سازی شده و تنش های پسماند ناشی از آن تعیین می شود. از روش عددی تحلیل اجزای محدود نیز به منظور تعیین دمای جوشکاری و استخراج تنش پسماند استفاده می شود، که در این روش، شبیه سازی عددی جوش با استفاده از تحلیل دی کوپله حرارتی و مکانیکی انجام می گیرد، در این روش، ابتدا توزیع دما به وسیله یک تحلیل حرارتی گذرا تعیین می شود. این تاریخچه دمایی متعاقباً درتحلیل مکانیکی فراخوانده شده و تجمع تنش و کرنش در هر گام محاسبه می شود. اندازه گیری تجربی تنش های پسماند نیز با استفاده از روش سوراخ کاری نموی انجام می شود. روش جوشکاریsmaw جهت تهیه اتصال ها و تعمیر آن ها استفاده می شود. نتایج تجربی نشان می دهد که تعمیر، عمر خستگی نمونه های ساچمه زنی تعمیری را در حدود 105 درصد افزایش می دهد. اندازه گیری های تنش پسماند بر روی اتصال ها درعمق نشان داد که بارگذاری خستگی موجب رهاسازی تنش-های پسماند ناشی از جوشکاری و ساچمه زنی شده است. در این رساله، تعمیر، بهبود قابل توجهی در رفتار خستگی اتصال-های لوله ای آزمایش شده داشته است. نتایج حاصل از این مطالعه را می توان به صورت زیر خلاصه نمود. • شبیه سازی نشان داد که ناحیه متاثر از جوش در تمام ضخامت شاخه فرعی اتصال در محل پای جوش و تقریباً نیمی از ضخامت شاخه اصلی ایجاد می شود. • به دلیل مشاهده ترک بر روی شاخه اصلی اتصال تحت آزمایش خستگی، توصیه می شود که بازرسی ها به طور منظم علاوه بر کنترل و مشاهده پنجه جوش بر روی شاخه اصلی اتصال انجام شود. • عمرخستگی برای اتصال های لوله ای ساچمه زنی 75% بیشتر از عمرخستگی اتصال اولیه بدون هر عملیات سطحی است. • تعمیر، عمر خستگی را به میزان 150% نسبت به اتصال های اولیه افزایش می دهد. • اندازه گیری تنش پسماند در عمق بر روی اتصال ها نشان داد که بارگذاری خستگی موجب رهاسازی تنش پسماند ناشی جوشکاری و ساچمه زنی می شود. • تعمیر، بهبود قابل ملاحظه ای بر روی رفتار خستگی اتصال های لوله ای ایجاد می نماید.

در این رساله، قطاع و دیسک دوارِ ضخامت متغیر و مدرج در جهت (های) شعاعی-ضخامت با اعمال فشار جانبی مطالعه شده است. بارگذاری حرارتی، در دو حالت با در نظر گرفتن و بدون در نظر گرفتنِ دما های مابین شعاع های داخلی و خارجی اعمال شده است. برای تعیین دمای نقاط مابین شعاع های داخلی و خارجی از قوانین انتقال حرارت هدایتی استفاده شده است. برای تحلیل کشسان-مومسان، از دو رابطه مختلف؛ یعنی حالت ایده آل کشسان-سخت شونده خطی و کشسان-سخت شونده غیر خطی، استفاده شده است. بطور کلی برای تحلیل از روش های تحلیلی هموتوپی، تجزیه آدمیان، تکرار تغییراتی، گسسته سازی، حل لِوی، خواص ماده متغیر و اجزاء محدود، استفاده شده است. روش خواص ماده متغیر نسبت به دیگر روش ها، برتری دارد که دلایل آن، نیاز به امکانات سخت افزاری کم، زمان پردازش نسبتاً پایین و قدرت بالای تحلیل منطقه مومسان با استفاده از فقط روابط حاکم بر منطقه کشسان، می باشد. این در حالیست که روش های تحلیل هموتوپی، تجزیه آدمیان و تکرار تغییراتی، نیاز به زمان پردازش بالا و امکانات سخت افزاری قوی دارند. همچنین تاثیر تغییرات برخی پارامترهای موثر بر مولفه های جابجایی، تنش و کرنش، با جزئیات ارائه و بحث شده است. تحلیل مودال داخل-صفحه ای دیسک با استفاده از روش ریلی-ریتز و اجزاء محدود انجام شده است. همچنین، با استفاده از الگوریتم ژنتیک اصلاح شده، انبوه ذرات اصلاح شده و اجزاء محدود، بهینه سازی دیسک دوار به منظور کمینه سازی وزن دیسک، انجام شده است. بخشی از نتایج تحلیل تنش-کرنش، مودال و بهینه سازی، در زیر ارائه شده است: اگر دمای دیسک افزایش یابد، جابجایی های شعاعی و عرضی در دیسک با خواص وابسته به دما از دیسک با خواص مستقل از دما، بیشتر است . بکارگیری دیسک دوار مدرج شعاعی-ضخامت، سبب می شود که خیز ناشی از فشار جانبی و خیز ناشی از اختلاف مقادیر ضریب انبساط حرارتی (در راستای ضخامت)، تا حدودی یکدیگر را خنثی کنند. افزایش مقدار شاخص درجه بندی در جهات شعاعی و ضخامت از صفر تا بی نهایت، موجب کاهش مولفه های جابجایی و افزایش دوران صفحه میانی خواهد شد. افزایش مقدار توان و ضریب ثابت در پروفیل ضخامت، سبب کاهش مولفه های تنش می شود. اگر مدول یانگ سطح خارجی دیسک از سطح داخلی آن کمتر باشد، با افزایش مقدار شاخص درجه بندی شعاعی (خواص نقاط مادی دیسک از خواص شعاع خارجی به خواص شعاع داخلی میل کند)، نقاط مادی بیشتری وارد منطقه مومسان می شود. کاهش مدول یانگ کشسان/موثر و افزایش نسبت پواسان کشسان/موثر، موجب افزایش جابجایی در به ترتیب مناطق کشسان/مومسان می شود. اگر دیسک دوار مدرج در جهت ضخامت باشد، موقعیت صفحه ی با حداکثر تنش برش عرضی در راستای ضخامت، صفحه ی میانی نمی باشد. در تحلیل مودالِ ریلی-ریتز، بکارگیری چند جمله ای های متعامد مشخصه مرزی دو بعدی نسبت به یک بعدی، سبب می شود که بتوان فرکانس های طبیعی و شکل مودهای بیشتری از دیسک را بدست آورد. روش های الگوریتم ژنتیک و انبوه ذرات، بطور قابل قبول، قادر به بهینه سازی دیسک دوار به منظور کاهش وزن آن هستند.

چکیده ندارد.