پیاده سازی آسیب خستگی کم چرخه با کارسختی همسان و سینماتیکی

آسیب های داخلی را می توان ناشی از حضور و گسترش ترک ها و حفره های میکروسکوپی که سرانجام باعث شکست قطعه می شوند، دانست. برای بیشتر مواد فلزی، رفتار ماده ترکیبی از واکنش های ترد و نرم و مد کمکی است که به میزان چشمگیری وابسته به دما و نرخ بارگذاری است. یکی از مهم ترین این مدها که باعث تخریب مواد در فلزات می شود، آسیب خستگی است و معمولاً در سازه های مکانیکی که تحت چرخه های بارگذاری و یا دمایی به تعداد زیاد قرار می گیرند، مشاهده می شود. شکست های خستگی کم چرخه ممکن است زمانی که سازه تحت بارگذاری های چرخه ای سنگین قرار می گیرد به وجود آیند، که باعث می شود کرنش های بازگشت ناپذیر سبب شروع و رشد ترک شوند. به طور کلی در خستگی کم چرخه تعداد چرخه کمتری (کمتر از 104 چرخه) تا شروع شکست لازم است. هدف اصلی از این تحقیق بررسی آسیب خستگی کم چرخه تحت بارگذاری چرخه ای است. به منظور دست یابی به این هدف با استفاده از روابط حاکم بر این پدیده که در برگیرنده تغییر شکل های پلاستیک و کرنش های کوچک است زیر برنامه ای تدوین می شود تا به توان از آن برای بررسی آسیب خستگی کم چرخه در مسایل مختلف سود برد. در تحقیق حاضر مکانیزم آسیب خستگی کم چرخه با استفاده از تئوری الاستیک– پلاستیک- آسیب مورد بررسی قرار می گیرد. آسیب خستگی کم چرخه با تغییر شکل های پلاستیک در ماده همراه است. مدل های مکانیک آسیب بر مبنای مکانیک آسیب پیوسته، cdm، از مناسب ترین روش ها در ارزیابی رفتار خستگی در مواد نرم به شمار می روند. با استفاده از مدل های پلاستیسیته فلزی در چار چوب مکانیک آسیب پیوسته مدلی جهت بررسی آسیب خستگی کم چرخه ارایه می شود. یک مدل پلاستیسیته مستقل از نرخ، شامل کار سختی همسان غیر خطی، کار سختی سینماتیک غیرخطی (مدل چابوچ- مارکویس) و آسیب نرم (مدل لمتر- چابوچ) تحت شرایط هم دما و وضعیت کرنش کوچک مورد مطالعه قرار می گیرد. مدل کار سختی سینماتیک غیر خطی این امکان را فراهم می کند تا پلاستیسیته چرخه ای برای فلزات به خوبی مدل سازی شود. مکانیک آسیب پیوسته با ارایه ی یک رویکرد محلی از شکست، یکی از مفیدترین ابزارهای موجود در پیش بینی شروع و تکثیر ماکروترک ها است. در این تحقیق از روش هم بسته برای حل معادلات استفاده خواهد شد. رفتار ماده با استفاده از معادلات ساختاری که تخریب تدریجی را توصیف می کنند، مدل می شود. تخریب میکروسکوپیک یک میکروحجمک نماینده به وسیله یک متغیر پیوسته (در فضا و زمان) که در مقیاس ماکرو تعریف می شود با نام متغیر آسیب، مدل خواهد شد. فاز نهایی تکامل آسیب به وسیله یک معیار محلی و متناظر با شکست میکرو حجمک نماینده و بنابراین شروع یک ماکروترک آشکار می شود. تغییر شکل منطقه کاملاً آسیب دیده متناظر با تکثیر ماکرو ترک است. راستی آزمایی این زیربرنامه با نتایج دیگر مراجع مورد بررسی قرار می گیرد. تطابق پیش بینی عمر خستگی کم چرخه دیافراگم یک شیر گاز و محل بروز ترک در آن با نتایج تجربی، توانایی های این زیربرنامه را به صورت برجسته نشان می دهد.