تحلیل تغییرات تنش های پسماند (یا پیش تنش) در سوراخ های اتصال دراثر بارگذاری سیکلی

در این پایان نامه به منظور کاهش حجم محاسبات در تحلیل الاستو پلاستیک مواد از الگوریتم بازگشت شعاعی استفاده شده است. این برنامه در زبان matlab نوشته شده است این برنامه انعطاف پذیری، توسعه پذیری و قابلیت دوباره استفاده کردن را دارد. این قابلیت ها به برنامه نویس اجازه می دهد کد را سریع تر و قابل فهم تر ایجاد کند. همچنین این برنامه از مدل های سخت شوندگی سینماتیکی جدیدی که در نرم افزارهای تجاری fe موجود نیست برای شبیه سازی رفتار الاستیک- پلاستیک مواد استفاده می کند و بنابراین در بارگذاری متناوب قادر به شبیه سازی دقیق تر رفتار تنش/کرنش ماده نسبت به ansys می باشد. با استفاده از نرم افزار نوشته شده در این پایان نامه به مدل سازی عددی برخی از روش های افزایش عمر موسوم به کار سرد و پیش تنش پرداخته شده است. ابتدا با استفاده از یک مدل دو بعدی به شبیه سازی توزیع تنش های پسماند ناشی از پروسه انبساط سرد در یک صفحه سوراخ دار و توزیع مجدد (آزاد شدن) آن ها تحت بارگذاری متناوب پرداخته شده است. برای شبیه سازی دقیق تر رفتار تنش/کرنش در بارگذاری متناوب از سه مدل سخت-شوندگی سینماتیک غیرخطی چابوکه، باری- حسن و چن- جیائو استفاده شده اند. مقایسه نتایج حاصل با نتایج تجربی نشان می دهد که مدل چن- جیائو تنش های پسماند را در نزدیکی سوراخ بهتر پیش بینی می کند و مدل های سخت شوندگی سینماتیک آزاد شدن تنش را نشان می دهند. در ادامه برای بررسی توزیع تنش و کرنش ناشی از عمل تداخل با استفاده از یک مدل دو بعدی به شبیه سازی توزیع تنش های ناشی از این روش روی نمونه دمبلی شکل و توزیع مجدد (آزاد شدن) آن ها تحت بارگذاری متناوب پرداخته شده است. نتایج نشان می دهند که پروسه تداخل بخودی خود دامنه تنش در نزدیکی سوراخ را کاهش می دهد که این باعث افزایش عمر قطعات تداخل شده می گردد. علاوه بر آن، بارگذاری سیکلی محوری باعث کاهش بیشتر دامنه تنش می گردد که این به بهبود عمر قطعه کمک می کند. البته میزان تغییرات دامنه تنش تابعی از سطح بارگذاری است. بعبارتی با افزایش حداکثر مقدار بارگذاری (از 257 به 364 مگاپاسکال) کاهش دامنه تنش چشمگیرتر است. اگرچه در یک سو درصدهای تداخل بالا دامنه تنش را نسبت به سوراخ تداخل نشده بیشتر کاهش می دهد و این موجب افزایش عمر بیشتر چنین قطعاتی می گردد ولی افزایش درصد تداخل از دو به چهار درصد تاثیر آنچنانی بر کاهش دامنه تنش بارگذاری سیکلی در لبه سوراخ و در نتیجه در افزایش عمر قطعه ندارد. برای تایید صحت کارایی مدل ها و برنامه، تست هایی روی نمونه ساده شده ای از یک اتصال پرچی (پیچی) انجام گرفته است. این نمونه ورق سوراخ داری از جنس آلیاژ آلومینیوم7075-t6 al-alloy به ابعاد کلی 38 در 300 میلیمتر و سوراخی به قطر نامی 5 میلیمتر در وسط آن می باشد. برای هر نمونه دو کرنش سنج در جهت طولی نمونه (جهت بارگذاری سیکلی) در فواصل 3/1 و3 میلی متری سوراخ نصب شده و پین ها با درصدهای تداخل یک، دو در داخل سوراخها جا زده می شوند. در نهایت نمونه دارای پین، تحت سه مورد بارسیکلی با نیروی ماکزیمم (kn 29 ،35 ،41) به ترتیب معادل تنش (mpa 256، 311 و 364 ) و نیروی مینیمم صفر قرار می گیرد و کرنش ها در سیکل های خاصی ثبت می گردد. نتایج نشان می دهد که برای 1% و 2% تداخل یک کرنش مماسی مثبت در فواصل ذکر شده ایجاد می شود که با افزایش درصد تداخل از 1% به 2% مقدار اولیه این کرنش زیادتر شده است و همچنین در سیکل های اولیه نرخ افزایش کرنش زیادتر است و با افزایش تعداد سیکل ها این نرخ کاهش یافته و به حالت اشباع می رسد. در پایان نتایج تجربی و نتایج عددی انباشتگی کرنش بر حسب تعداد سیکل ها با هم مقایسه گردیده است. نتایج تجربی نیز نتایج عددی کد نوشته شده را تایید می-کنند و هر دو روش از تطابق خوبی برخوردارند.