عنوان

تحلیل عددی و تجربی اثر کرنش پیش‌رونده و واهلش تنش در اتصال دو لبه برشی انبساط سرد شده

Number

‭۱۶۶۷۳پ‬

.Language of Text, Soundtrack etc

per

Title Proper

تحلیل عددی و تجربی اثر کرنش پیش‌رونده و واهلش تنش در اتصال دو لبه برشی انبساط سرد شده

First Statement of Responsibility

/الیاس عبداللهی

Name of Publisher, Distributor, etc.

: فنی مهندسی مکانیک

Date of Publication, Distribution, etc.

، ‮‭۱۳۹۵‬

Name of Manufacturer

، راشدی

Text of Note

چاپی

Dissertation or thesis details and type of degree

کارشناسی ارشد

Discipline of degree

مهندسی مکانیک - (مکانیک جامدات)

Date of degree

‮‭۱۳۹۵/۱۱/۱۹‬

Body granting the degree

تبریز

Text of Note

اتصالات جدایی پذیر کاربرد وسیعی در صنایع مختلف مانند خودرو سازی، کشتی سازی و به ویژه صنایع هوافضا دارد .اما ایجاد سوراخ در این اتصالات باعث ایجاد تمرکز تنش در محل اتصال می‌شود .عملیات انبساط سرد یکی از مهمترین روش‌های پیشنهاد شده برای تقویت و افزایش عمر این نوع اتصالات می‌باشد .از طرف دیگر زمانی‌که این اتصالات در معرض بارگذاری سیکلی شدید قرار می‌گیرند، تغییرشکل پلاستیک سیکلی در نواحی اطراف سوراخ رخ می‌دهد که باعث وقوع کرنش پیش‌رونده و واهلش تنش میانگین می‌شود .جهت پیش‌بینی عمر خستگی ورق‌صها، ضروری است این مفاهیم و همچنین عوامل موثر بر میزان آنها در طول بارگذاری‌های سیکلی به دقت محاسبه شود .در این تحقیق در دو بخش مطالعه تجربی و تحلیل المان محدود، کرنش پیش‌رونده و واهلش تنش میانگین در اطراف سوراخ انبساط سرد شده در اتصالات دو لبه برشی مورد بررسی قرار گرفته است .در بخش تجربی، چهار دسته از آزمایش‌های سیکلی تجربی با کنترل کرنش متقارن و نامتقارن و با کنترل تنش نمونه‌های ساده و نمونه‌های سوراخ دار صورت گرفته است .همچنین با انجام آزمایش‌های سیکلی با کنترل تنش، کرنش پیش‌رونده در اطراف سوراخ نمونه‌های انبساط سرد شده مورد ارزیابی قرار گرفته و محاسبه شدند .ضرایب مورد نیاز برای برای شبیه‌سازی رفتار سخت‌شوندگی آلیاژ آلومینیوم‮‭۲۰۲۴ -۳ T‬ بر اساس نتایج آزمایش‌های تجربی بدست آمده است .در بخش عددی با استفاده از ترکیب معیار سخت‌شوندگی ایزوتروپیک غیرخطی و مدل سینماتیک غیرخطی شابوش اصلاح شده و افزودن آن به برنامه المان محدود تجاری آباکوس، با استفاده از زیر برنامه نوشته شده در فرترن، میزان کرنش پیش‌رونده و واهلش تنش میانگین برای حالت‌های مختلف بارگذاری تک محوره شبیه‌سازی شده است .مقایسه نتایج تجربی و نتایج پیش‌بینی شده نشان می‌دهد که این مدل توانایی خوبی در پیش‌بینی نتایج تجربی دارد .همچنین نتایج نشان می‌دهد که افزایش دامنه تنش و تنش میانگین، باعث افزایش میزان کرنش پیش‌رونده می‌شود .بررسی نتایج ‮‭۴‬ حالت اعمال بار سیکلی نشان می‌دهد که میزان نسبت تنش، تاثیر مستقیم بر نرخ کرنش پیش‌رونده دارد و در حالتیکه بیشترین مقدار بار اعمالی سیکلی یکسان باشد، افزایش میزان نسبت تنش باعث افزایش کرنش پیش‌رونده می‌شود .همچنین نرخ رشد اولیه کرنش پیش‌رونده زیاد بوده اما با افزایش تعداد سیکل‌ها این مقدار کاهش می‌یابد .همچنین نتایج بیانگر این مطلب است که فرایند انبساط سرد مقدار کرنش پیش‌رونده را در مقایسه با نمونه‌های انبساط سرد نشده به طور چشمگیری کاهش می‌دهد و این کاهش برای نمونه‌های با درصد انبساط سرد بزرگتر چشمگیرتر است .علاوه بر این بررسی کرنش پیش‌رونده در صفحات مختلف در راستای ضخامت نمونه‌ها نشان می‌دهد که صفحه میانی بیشترین مقدار کرنش پیش‌رونده را نسبت به صفحه ورودی و صفحه خروجی دارا می‌باشد .نتایج عددی و تجربی نشان داد که افزایش دامنه بار اعمالی باعث افزایش واهلش تنش میانگین می‌شود .همچنین فرایند انبساط سرد باعث کاهش میزان واهلش تنش میانگین می‌شود

Text of Note

Mechanically fastened joints are used extensively in different industries such as automotive, ship building and especially aerospace industry. However, creating a hole in these joints leads to stress concentration around the hole. Cold expansion process is one of the important methods for enhancing fatigue life and strengthening the joints. On the other hand, while these joints are subjected to the extreme cyclic loading, cyclic plastic deformation is occurred around the hole edge which cuases strain ratcheting and mean stress relaxation. In order to predict the fatigue life of plates, it is necessary to analyze these concepts and also the affecting parameters carefully. In this study, in two different experimental and finite element studies, analyses of ratcheting and stress relaxation in cold expanded double shear lap joints are studied. In the experimental part, four types of symmetric and assymetric strain controlled and asymmetric stress controlled cyclic tests were performed on simple and as drilled specimens. Also the cold expanded double shear lap joints are subjected to cyclic stress controlled tests. The required parameters for simulating the cyclic plastic behavior of Al-alloy 2024-T3 were obtained based on the experimental responses. In the numerical studies, in order to simulate the uniaxial racheting and mean stress relaxation under different loading condition, a combination of nonlinear isotropic and nonlinear kinematic hardening model (modified Chaboche) was implemented in the commercial finite element code of ABAQUS, using the subroutine UMAT written in FORTRAN. The comparison of the experimental and the predicted results shows that this model has an adequate ability to predict the experimental results. The obtained results also show that increasing both stress amplitude and mean stress increases the strain accumulation. The results from 4 types of cyclic loading indicate that the stress ratio has a direct influence on the strain rate when the maximum applied cyclic load is kept the same, and an increase in stress ratio increases the accumulation of the plastic strain. Moreover, the rate of strain accumulation at the first cycles is high while it is reduced by increasing the number of cycles. It is clearly shown that the cold expansion process decreases the magnitude of strain ratcheting remarkably compared with as drilled specimens and the decrease is bigger for larger cold expansion size. Also it is shown that the mid plate has the highest amount of ratcheting compared to the pin entrance plane and exit plane of plate hole. The results indicate the influence of imposed stress amplitude on increasing mean stress relaxation. Also the effect of cold expansion level on reducing the mean stress relaxation was verified

عبداللهی، الیاس

نوید چاخرلو، تاج بخش، استاد راهنما

زهساز، محمد، استاد مشاور

هاشمی اسکویی، رضا، استاد مشاور

Public note

سیاه و سفید

نمایه‌سازی قبلی