تحلیل المان محدود صفحات در اتصال دو برشه با پیچ و مهره و بررسی خستگی آن ها

دراین پایان نامه هدف بررسی تنش و کرنش صفحات اتصال دو برشه (دولبه) و محاسبه درصد نیروی انتقالی در اتصالات دو برشه با پیچ، از طریق نیروی اصطکاک با استفاده از روش المان محدود می باشدکه از نتایج fem برای پیش بینی محل ایجاد ترک و پدیده خستگی استفاده شده است. جهت تصدیق و درستی نتایج عددی، تست های خستگی بر روی صفحات اتصالی انجام شده است. به منظور بررسی توزیع تنش وکرنش ناشی از نیروی پیش بار دراطراف سوراخ قطعات اتصالی بوسیله پیچ ومهره و چگونگی تأثیر آن بر رفتار خستگی اجزای اتصال، نمونه ای ساده شده از یک اتصال پیچ ومهره ای دولبه مورد استفاده قرار گرفته است. این نمونه اتصال، از جنس آلیاژ آلومینیوم 2024-t3 است که با یک پیچ ومهره شش گوش m6 فولادی بسته شده و تحت اعمال بارهای سیکلی قرار می گیرد. ابتدا ارتباط بین گشتاور پیچشی اعمالی به مهره و نیروی پیش بار با استفاده از کرنش های فشاری محوری ایجاد شده در یک بوش فولادی که بین مهره و ورق قرارگرفته، بدست آمده است. سپس با اعمال سه مقدار گشتاور مختلف، پیچ ومهره درسوراخ نمونه ها محکم شده است. جهت دستیابی به منحنی های تنـش عمر برای هر سه وضعیت نمونه ها، تست خستگی با اعمال بارهای سیکلی با نیروهای ماکزیمم متفاوت و نیروی مینیمم صفر انجام شده است. همچنین جهت بررسی اثر ضریب اصطکاک در بین ورق های اتصال یک سری تست های خستگی با روغن کاری بین ورق های اتصال انجام گرفته است. درادامه با انجام آزمایش های عملی، اثر گریس کاری رزوه ها بر مقدار نیروی پیش بار، و ایجاد تغییر در میزان این نیرو در اثر بارگذاری محوری (بطور استاتیکی) بر اتصال بررسی شده است. جهت تحلیل عددی مسأله و اطلاع از نحوه توزیع تنش وکرنش دراطراف سوراخ، از روش المان محدود به کمک مدل سازی نمونه درنرم افزار ansys استفاده شده است. مرحله اول حل عددی به ازای اعمال سه مقدار نیروی پیش بار متناظر با سه مقدار گشتاور انتخابی، انجام شده و توزیع تنش وکرنش ناشی ازآن ها دراطراف سوراخ ورق بدست آمده است. بررسی نتایج حاصل نشان از ایجاد تنش های فشاری محوری درلبه بحرانی سوراخ بویژه درلبه های آزاد ورق دارد. مرحله دوم حل عددی با اعمال مقدار تنش ماکزیمم بارهای سیکلی بر ورق (بطور استاتیکی) آغاز می گردد. پس از اتمام حل مرحله دوم، علاوه بر رسم نمودارهای توزیع تنش و... دراطراف سوراخ و مقایسه آنها با یکدیگر، رفتار خستگی ورق درحالت های مختلف به کمک نحوه توزیع و مقدار تنش محوری موثر در ایجاد وگسترش ترک های خستگی دراطراف سوراخ بررسی شده است. نتایج مربوط به هر دو روش عملی و fem از تطابق خوبی برخوردارند و با بررسی و مقایسه این نتایج مشاهده می شود که درحالت کلی افزایش نیروی پیش بار باعث افزایش عمر خستگی اتصال می شود. بطوریکه اثر افزاینده آن در بارگذاری های سیکلی با تنش های ماکزیمم کمتر چشمگیرتر است. همچنین در نمونه های با نیروی clamping بیشتر به دلیل ایجاد تنش فشاری محوری با شدت بالاتر و در نتیجه آن کاهش تمرکز تنـش نهایی درلبه های آزاد ورق، ترک های اولیـه درلبه میانی ورق رویت می شوند.