توسعه مدل آماری رشد ترک در زمینه ریزساختاری آلیاژ ti-6al-4v

علت های ریزساختاری که اکثراً پدیده های تصادفی هستند, مانند اندازه دانه، نحوه قرارگیری و شکل آنها، جهات کریستالی دانه و خواص مرز دانه اثرات بسزایی در رفتار ترک در ابعاد ریزساختاری دارند. هدف اصلی این تحقیق، بدست آوردن یک روش مدل سازی آماری بر اساس شبیه سازی هندسی ریزساختار ماده برای رشد ترک در زمینه آلیاژ تیتانیوم ti-6al-4v است که در آن بدون انجام آزمون های پرهزینه و زمان بر بتوان داده هایی قابل اعتماد با همان ویژگی های آماری که در آزمون واقعی بدست می آید را استخراج کرد. به این منظور در این تحقیق ابتدا معیاری صحیح جهت پیش بینی مسیر رشد ترک در ابعاد ریزساختاری را ارائه شده و سپس با شبیه سازی هندسی ریزساختار بصورت کاملاً تصادفی، زمینه برای رفتار تصادفی ماده در قبال رشد ترک آماده شده است. برای مقایسه نتایج مدل سازی با داده های واقعی، از نتایج تست قطعه ct برای پارامتر ?k استفاده شده است. در فصل اول، ابتدا به معرفی آلیاژ تیتانیوم و انواع ریزساختارهای آن پرداخته می شود. در فصل دوم اثرات ریزساختار بر روی خواص مکانیکی این آلیاژ و همچنین اثرات ریزساختاری بر روی نرخ رشد ترک و مسیر رشد ترک در آلیاژهای مختلف بویژه آلیاژ تیتانیوم پرداخته شده است. در فصل سوم معیارهای رشد ترک بطور کامل مورد بررسی قرار گرفته و در انتهای فصل معیار پیشنهادی جهت پیش بینی مسیر رشد ترک در ابعاد ریزساختاری ارائه شده است. در این تحقیق معیار پیشنهاد شده برای دو آلیاژ تک فازی نیکل و دو فازی تیتانیوم مورد آزمایش قرار گرفته و نتایج پیش بینی مسیر رشد ترک با ترک واقعی مقایسه شده است. نتایج حاصل از مقایسه، حاکی از صحت معیار پیشنهادی و دقت قابل قبول بویژه در آلیاژهای تک فازی است. در فصل چهارم شبیه سازی تصادفی ریزساختار آلیاژ تیتانیوم به روش الگوریتم ورونوی انجام گرفته و نتایج حاصل با استفاده از پردازش تصویر با تصاویر پردازش شده از ریزساختار واقعی مقایسه شده است. برنامه نوشته شده در نرم افزار متلب قابلیت تولید انواع ریزساختارهای چند فازی منطبق بر داده های آماری متفاوت که به عنوان ورودی در اختیار برنامه قرار می گیرد را دارا می باشد. در فصل پنجم با قرار دادن ریزساختار شبیه سازی شده به عنوان زمینه ی قطعه استاندارد ct، رشد ترک طبق معیار پیشنهادی انجام گرفته و پارامترهایی از قبیل ضریب شدت تنش با مقادیر واقعی آزمون مقایسه شده است. مقایسه نتایج مدل سازی و نتایج حاصل از آزمون حاکی از صحت روش ارائه شده در این تحقیق برای مدل سازی رشد ترک خستگی در ابعاد ریزساختاری و رفتار یکسان آماری داده های حاصل از مدل سازی و نتایج آزمون است. در انتها نیز نتیجه گیری و چشم انداز کار های آینده جهت استفاده و بهبود اینگونه مدل سازی برای بررسی و طراحی قطعات پیچیده ارائه شده است.