بررسی تجربی و تحلیلی کاهش استحکام گرافیت تحت شوک حرارتی و پارامترهای موثر بر افزایش عمر

هدف این پایان نامه بررسی پدیده شوک حرارتی و اثر آن بر کاهش استحکام نمونه های گرافیتی می باشد. نمونه های گرافیتی در ابعاد مشخصی تهیه شده و تحت شوک حرارتی سیکلی قرار گرفته اند. جهت اعمال شوک های حرارتی به نمونه ها از تکرار فرایند کوئنچ استفاده شده است. به منظور بررسی اثر شوک حرارتی بر کاهش استحکام نمونه ها از آزمون استحکام خمشی سه نقطه ای استفاده شده است. برای ترسیم نمودار کاهش استحکام و بررسی پیشرفت آسیب در ماده و کاهش استحکام آن از تئوریهای مختلف پیش بینی کاهش استحکام خستگی پدیداری و آسیب پیش رونده استفاده گشته است. نتایج پیش بینی کاهش استحکام توسط مدل های مختلف با نتایج آزمایشگاهی مقایسه شده تا بهترین مدل برای این پیش بینی تعیین گردد. درکاربرد مدل های مختلف کاهش استحکام، میزان تنش و یا کرنش حرارتی بیشینه در یک سیکل شوک حرارتی محاسبه می گردد. بدین منظور از روش المان محدود و نرم افزار abaqus 6.7 استفاده شده است. در مدل سازی تنش های حرارتی، اثر تغییرات خواص مکانیکی و حرارتی با دما و تغییرات ضریب جابجایی گرمایی هوا و آب با تغییر دمای سطح نمونه ها در نظر گرفته شده و میزان تنش بیشینه با مدل سازی نقص های ماده در ایجاد تمرکز تنش حرارتی به روش پردازش تصویر sem دانه بندی ماده و المان محدود محاسبه شده است. همچنین برای افزایش عمر شوک حرارتی گرافیت، اثر پوشش دهی مواد مختلف با نظر گرفتن تنش پسماند ناشی از فرایند پوشش دهی به روش عددی مدل گشته و تاثیر آن بر کاهش استحکام شوک حرارتی گرافیت مورد بررسی قرار گرفته است. با در دست داشتن نتایج آزمایشگاهی کاهش استحکام در اثر سیکل های خستگی و توزیع تنش و کرنش حرارتی در یک سیکل، نمودارهای کاهش استحکام گرافیت در اثر شوک حرارتی ترسیم و با یکدیگر مقایسه شده تا بهترین مدل انتخاب شود. برای بررسی پارامترهای موثر بر افزایش عمر خستگی ماده، اثر تغییرات خواص مکانیکی-حرارتی گرافیت بر تغییر تنش حرارتی بیشینه در یک سیکل مطالعه شده است. برای این منظور از الگوریتم شبکه عصبی جهت مدل سازی تابع تنش استفاده و به کمک آن توزیع احتمالی عمر خستگی محاسبه شده است.