تحلیل عددی و تجربی انباشتگی کرنش ها و واهلش تنش ها (stress relaxation) در اتصال دو لبه برش با تداخل

در این پایان نامه با استفاده از الگوریتم بازگشت شعاعی پروسه تداخل اتصال دو لبه برش در ناحیه الاستیک-پلاستیک مورد بررسی قرار گرفته، برای این منظور کدنویسی با زبان برنامه نویسی فرترن صورت گرفته است. این کد از مدل های سخت شوندگی سینماتیکی جدیدی که در نرم افزارهای تجاری المان محدود 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 انسیس و آباکوس می باشد. برای پیش بینی بهتر پروسه‎ ی تداخل یک المان تماسی جدید ارائه گردیده است که از لحاظ دقت و کارایی بسیار پیشرفته تر از الگوریتم های موجود در نسخه های کنونی نرم افزارهای تجاری انسیس و آباکوس است. شایان ذکر است تحلیل عددی تماس دو جسم یکی از مشکل ترین مباحث در المان محدود غیر خطی است به نحوی که بسیاری از نرم افزارهای غیرتجاری چنین قابلیتی ندارند. با استفاده از نرم افزار نوشته شده در این پایان نامه به مدل سازی عددی برخی از روش های افزایش عمر موسوم به ایجاد تنش پسماند و پیش تنش پرداخته شده است. ابتدا با استفاده از یک مدل سه بعدی به شبیه سازی توزیع تنش های پسماند ناشی از پروسه تداخل 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 دو مدل سخت شوندگی سینماتیک غیرخطی چابوکه، باری- حسن استفاده شده اند. مقایسه نتایج حاصل با نتایج تجربی نشان می دهد که مدل باری-حسن 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. نتایج نشان می دهند که پروسه تداخل بخودی خود دامنه تنش را کاهش می دهد، مخصوصا برای بارگذاری های بزرگ که برای شکست خستگی مستعد هستند. این امر باعث افزایش عمر قطعات تداخل شده می گردد، این کاهش دامنه نه تنها در سیکل اول بلکه در سیکل های بعدی نیز ادامه می یابد. پلاستیسیته ی سیکلی به دلیل پیش بینی کردن تنش ها تا چندین سیکل دید بهتری از تنش ها بدست می دهد، داده های شبیه سازی نشان می دهد که تنش ها در چند سیکل اول تغییرات زیادی می کند، لذا تخمین عمر با استفاده از این امر نتایج را بهبود خواهد داد. نتایج نشان می دهد بیشترین مقدار واهلش تنش در بارگذاری یکسان برای تداخل های بالاتر و همچنین برای تداخل یکسان برای بارگذاری های بزرگتر رخ می دهد. برای تایید صحت کارایی مدل ها و برنامه، تست هایی روی نمونه ساده شده ای از اتصال دو لبه برش انجام گرفته است. این نمونه از ورق سوراخ داری از جنس آلیاژ آلومینیوم2024-t3 al-alloy به ابعاد کلی 18 در 150 میلیمتر و سوراخ هایی به قطر نامی 81/? و? ?63/? میلیمتر برای تداخل های 5/1 و 7/4 درصد تهیه شده است. برای هر نمونه یک کرنش سنج در جهت طولی نمونه (جهت بارگذاری سیکلی) در فاصله 5/1 میلی متری سوراخ نصب شده و پین ها داخل سوراخها جا زده می شوند. در نهایت نمونه دارای پین، تحت دو مورد بارسیکلی با نیروی ماکزیمم (kn 16 ،12) به ترتیب معادل تنش (mpa 277، 208 ) و نیروی مینیمم صفر قرار می گیرد و کرنش ها در سیکل های خاصی ثبت می گردد. نتایج نشان می دهد که برای 5/1% و 7/4% تداخل یک کرنش مماسی مثبت در فواصل ذکر شده ایجاد می شود که با افزایش درصد تداخل از 5/1% به 7/4% مقدار اولیه این کرنش زیادتر شده است و همچنین در سیکل-های اولیه نرخ افزایش یا آزاد شدن(کاسته شدن) 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 قابل قبولی برخوردارند.??????????????