بررسی اثر تنش های پسماند بر ضریب شدت تنش در اطراف سوراخ کارسرد شده

در این پایان نامه به بررسی اثر تنش های پسماند بر ضریب شدت تنش در اطراف سوراخ های کارسرد شده در آلیاژ آلومینیوم 3003 پرداخته ایم. بدین منظور سه نمونه آزمایشگاهی جهت بررسی نیروی وارد شده به مرغک، در طول مدت ورود به سوراخ تا زمان خروج کامل از آن تهیه و مورد آزمایش قرار گرفته اند. برای مدلسازی از آنالیز سه بعدی در نرم افزار اجزاء محدود آباکوس استفاده شده است. جهت بدست آوردن ضریب شدت تنش، از روش کرنش سنج منفرد در آنالیز استفاده کرده ایم. نشان داده ایم که توزیع تنش متفاوتی بر روی سطوح داخلی و خارجی نمونه وجود دارد و باید از آنالیز دو بعدی اجتناب نمود. این توزیع متفاوت، جبهه ترک p شکل را ایجاد می کند، که نشان دهنده ی نرخ رشد متفاوت بر روی سطوح داخلی و خارجی است. سه مدل متفاوت با مقادیر انبساط مختلف در نظر گرفته شده و تاثیرات آنها بر روی ضریب شدت تنش، مورد بررسی قرار گرفته اند. همچنین اثر اصطکاک و تاثیر وجود ترک قبل از فرآیند انبساط سرد بر توزیع تنش های پسماند، مطالعه شده است. مشاهده شد که، با حذف اصطکاک بین دیواره مرغک و سوراخ توزیع تنش متفاوتی در حین ورود مرغک به دست نیامد. بنابراین این اتفاق می تواند نشان دهنده این مساله باشد که پیش بینی مقدار تنش های پسماند بوجود آمده بر اساس مقدار نیروی وارده به مرغک، کار صحیحی نمی باشد. در نتیجه مهمترین ملاک در پیش بینی مقادیر تنش پسماند در فرآیند انبساط سرد، مقدار و درصد انبساط می باشد. تنش پسماند فشاری ایجاد شده در طول ضخامت نمونه متغیر است، به طوری که سطح خارجی دارای بیشترین مقدار و سطح داخلی دارای کمترین مقدار است. همچنین معمولا نتایج سطح میانی با نتایج مدلسازی دو بعدی از نزدیکی خوبی برخوردار بوده و مطابقت می کنند. همین امر نشان می دهد که باید از مدلسازی دو بعدی مخصوصا در شرایطی که ضخامت نمونه زیاد است، پرهیز نمود. برای نمونه هایی که دارای ضخامت کم می باشند، تفاوت چندانی در توزیع تنش پسماند در طول ضخامت مشاهده نمی شود. به طوریکه در مورد ضخامت های کم نتایج به دست آمده از مدل سازی دو بعدی با دقت مناسب شبیه نتایج به دست آمده از مدل سازی سه بعدی است . هرچه میزان درصد انبساط سرد افزایش یابد، میزان تنش های پسماند فشاری بیشتر شده که این خود باعث کاهش در مقدار ضریب شدت تنش می گردد. همچنین به دلیل توزیع متفاوت تنش پسماند در عمق نمونه، مقدار ضریب شدت تنش نیز متفاوت است. لازم به ذکر است که بر اساس نتایج بدست آمده، انجام فرآیند انبساط سرد در زمانی که قطعه دارای ترک می باشد نیز می تواند در راستای کاهش مقدار ضریب شدت تنش موثر واقع شود. این تاثیر تابع طول ترک و درصد انبساط می باشد.