مخازن تحت فشار و در حالت کلی تر استوانه های جدار ضخیم تحت فشار داخلی یکی از پرکاربردترین قطعات در صنعت میباشند و تحلیل رفتار آنها در شرایط مختلف کاری حائز اهمیت است بنابراین برای طراحی و نگهداری از مخازن تحت فشار ، استفاده از کدهای استاندارد مثل asme ضروری می باشد. بسیاری از مخازن تحت فشار که دچار ترک و گسیختگی می شوند تحت بارهای متناوب قرار داشته که به این نوع فرآیند شکست خستگی گفته می شود . در استاندارد asme هم کدهایی را برای تحلیل این فرآیند منظور کرده است که در این کدها هم شرایط لازم برای تحلیل خستگی و هم روابط و استانداردهای لازم برای تحلیل خستگی مخازن تحت فشار آورده شده است . در این مقاله ابتدا یک مخزن جدار ضخیم که تحت سه نوع بارگذاری سیکلی قرار گرفته توسط کدهای asme مورد تحلیل قرار گرفته و ماکزیمم شدت تنش ، عمر خستگی و فاکتور خرابی آن محاسبه می شود. سپس نتایج آنها با نتایج روش المان محدود مقایسه می شود . برای تحلیل خستگی مخزن به روش المان محدود از نرم افزار ansys workbench استفاده شده است. بر اساس تحقیقات انجام شده میزان تمرکز تنش در محل اتصال نازل به بدنه مخزن بیش از سایر نقاط می باشد و رشد ترک از این ناحیه شروع می شود. بنابراین تحلیل خستگی برای محل اتصال نازل به دو روش asme و المان محدود نیز انجام می شود. . سپس ترکهایی را با 9 شکل مختلف که در محل اتصال نازل به مخزن قرار مورد بررسی قرار داده و فاکتور شدت تنش آنها و تنش در طول لبه ترک بوسیله نرم افزار abaqus که در تحلیل مسائل مکانیک شکست قوی است ، محاسبه می شود. بعد بحرانی ترین شکل ترک که ترک بیضوی منشوری می باشد را در بدنه یک مخزن تحت فشار داخلی قرار داده و آنرا بطور مجازی بصورت گام به گام رشد داده و برای هر اندازه ترک فاکتور شدت تنش متناظر آن بوسیله abaqus محاسبه می شود. رابطه میان اندازه ترکها و فاکتور شدت تنش محاسبه شده و با استفاده از فرمول پاریس عمر مخزن محاسبه می شود . این کار برای دو نوع رشد ترک که در حالت اول ترک فقط در جهت جداره و در حالت دوم هم در جهت جداره و هم در جهت طول مخزن رشد می کند انجام می شود. در پایان عمر خستگی محاسبه شده با فرمول پاریس با نتایج کدهای asme مقایسه می شوند .

در این پایان نامه پدیده خستگی در نوعی پره توربین بادی محور افقی از جنس مواد مرکب مورد بررسی قرار گرفت. ابتدا مطالعات آماری داده های هواشناسی نیروگاه محل نصب توربین به منظور ارائه تابع توزیع احتمالی باد بر اساس توزیع ویبول انجام گردیده و کلیه شرایط کارکردی توربین و حالات بارگذاری پره تعیین گردید. مدل المان محدود پره به طور کامل و سه بعدی در ansys ایجاد شده و به منظور اطمینان از صحت جواب های حاصل، تعداد المان مناسب برای تحلیل با استفاده از معیار همگرایی انتخاب گردید. جهت شناسایی رفتار ماده در برابر حالات بارگذاری، تحلیل استاتیکی خطی و غیرخطی صورت گرفت. آن دسته از بارگذاری ها که در مقایسه با سایر بارهای وارد به پره توربین سهم عمده ای را به خود اختصاص نمی دادند به علت عدم تاثیر قابل ملاحظه در پدیده خستگی صرفنظر شدند. با توجه به توزیع جریان باد بدست آمده منطقه، ناحیه بحرانی مربوط به بازه سرعتی که احتمال وقوع آن بیشتر از سایر سرعتهای باد است، بعنوان بحرانی ترین محدوده از نظر پدیده خستگی انتخاب گردید. این ناحیه در محدوده تغییر شکل پره از بالواره به دایره قرار دارد. بررسی تنش ها در این ناحیه بیانگر حاکم بودن پدیده خستگی تک محوره می باشد. برای تخمین عمر خستگی پره از روش ساده ای مبتنی بر توصیه نامه gl استفاده شد. با توجه به پیچیدگی مکانیزم های شکست خستگی در مواد مرکب نسبت به فلزات، امکان بررسی رفتار خستگی یک ترک غالب در پره و تعیین طول بحرانی ترک میسر نیست. از اینرو ضمن تحلیل استاتیکی ترک در مدل ساده شده منطقه بحرانی پره، تأثیر پارامترهای طول، زاویه و موقعیت ترک مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان می دهد ترک لبه ای نسبت به ترک میانی شرایط بحرانی تری دارد و بحرانی ترین حالت ترک درون لایه ای لبه ای و میانی در زاویه 30 درجه است.

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.

چسبهای کامپوزیتی یکی از مهترین انواع اتصالات می باشند. مزایای فراوان اتصالات چسبی در قطعات کامپوزیتی، در مقایسه با سایر روش های اتصال در این نوع قطعات، سبب محبوبیت این چسب ها و کاربرد گسترده آنها شده است. به دلیل این کاربرد گسترده بررسی فرآیند خستگی آنها دارای اهمیت فراوانی است. در این پژوهش به ارائه مدلی برای بررسی احتمال خرابی چسبهای اپوکسی که خواص آن با استفاده ار نانوذرات اکسید تیتانیوم به عنوان پرکننده تقویت شده است، می پردازیم. تست های آزمایشگاهی بر روی نمونه های استاندارد انجام شده است. سپس با مقایسه نتایج آزمایشگاهی و مدلسازی اجزا محدود توسط نرم افزار abaqus/cae ، معیار مناسبی را برای ارائه مدل خرابی انتخاب نمودیم. این معیار افت سفتی است که با استفاده از آن ابتدا مدل رفتاری ماده تبیین شد و سپس دو مدل برای پیش بینی احتمال خرابی چسب ها در هر سیکل و سطح بار مشخص ارائه می گردد. در نهایت با مقایسه این دو مدل، مدل خرابی مناسب در چسبهای کامپوزیتی معرفی می شود.