امروز چهارشنبه ۱۲ اردیبهشت ۱۴۰۳
دسته بندی سایت
محبوب ترین ها
پرفروش ترین ها
برچسب های مهم
آمار بازدید سایت
پیوند ها
تحليل الاستوپلاستيک مخازن جدار ضخيم ساخته شده از مواد هدفمند با رفتار سختی سينماتيک خطی تحت بار گذاری چرخه ایفهرست مطالب عنوان صفحه 1-2- مواد هدفمند (تابعمند) . 7 1-3- هدف از انجام پایاننامه . 9 فصل دوم : مروری بر تحقيقات گذشته . 11 3-2-1- تغییر پارامترها و کاهش مرتبه . 28 3-4- الگوريتم نگاشت بازگشتی . 38 فصل چهارم : ارائه ی نتايج الاستيک . 40 4-2- نتایج الاستیک با در نظر گرفتن گرادیان دما 46 فصل پنجم : نتايج الاستو – پلاستيک . 54 5-1- نتایج الاستو – پلاستیک برای بارگذاری در یک مرحله 55 5-2- نتایج الاستو – پلاستیک برای بارگذاری چرخه ای 67 فصل ششم : نتيجه گيری و پيشنهادات . 79 فهرست جدول ها عنوان و شماره صفحه جدول شمارهی 4-1 : پارامترهای واحددار ماده 42 جدول شمارهی 4-1-2-1 : مقایسه ی مواد با پارامترهای مادی متفاوت 53 جدول شمارهی 5-1-1 : نتایج رفتار مخزن با شعاع درونی 06/0 و شعاع خارجی 1/0 تحت بارگذاری گرادیان دما و فشار داخلی 56 جدول شمارهی 5-1-2 : توضیحات اشکال دایروی جدول 5-1-1 57 جدول شمارهی 5-1-3 : نتایج رفتار مخزن (سطح داخلی از جنس فولاد) با شعاع درونی 06/0 و شعاع خارجی 1/0 تحت بارگذاری گرادیان دما و فشار داخلی 60 جدول شمارهی 5-1-4 : توضیحات اشکال دایروی جدول 5-1-3 61 جدول شمارهی 5-2-1 : پارامترهای واحددار ماده برای مخزن کروی (داخل از جنس فولاد) 73
فهرست شکل ها
عنوان صفحه شکل شمارهی 1-1-1 : جامد الاستوپلاستیک سختی پذیر 2 شکل شمارهی 1-1-2 : (الف) - تست کشش– پیچش تحت سختی ایزوتروپ، (ب) - تست کشش– فشار 3 شکل شمارهی 1-1-3 : (الف) - تست کشش– پیچش تحت سختی سینماتیک، (ب) - تست کشش– فشار 4 شکل شمارهی 1-1-4 : اثر باشینگر 4 شکل شمارهی 1-1-5 : سیکل تنش– کرنش 5 شکل شمارهی 1-1-6 : پدیدهی نرمی سیکلی، (الف)- دامنهی کرنش ثابت، (ب)- دامنهی تنش ثابت 6 شکل شماره ی 1-1-7 : پدیدهی سختی سیکلی 6
عنوان صفحه شکل شمارهی 1-1-8 : (الف)- اعمال دامنهی تنش ثابت، راست- رشد کرنش پلاستیک، چپ- عدم رشد کرنش پلاستیک، (ب)- اعمال دامنهی کرنش ثابت، راست- رهاسازی تنش متوسط، چپ- عدم رهاسازی تنش متوسط 7 شکل شمارهی 3-1 : مخزن مدل سازی شده به شکل کره از جنس مواد تابعمند 17 شکل شمارهی 3-1-1 : مختصات کروی 18 شکل شمارهی 4-1-1 : نمودار تنشها نسبت به شعاع برای مشخصات a=0.04 m، b=0.1 m، ، ، و 42 شکل شمارهی 4-1-2 : نمودار مدول الاستیسیته بر حسب تغییرات شعاع برای مشخصات a=0.04 m، b=0.1 m، و 43 شکل شمارهی 4-1-3 : نمودار تنش تسلیم بر حسب تغییرات شعاع برای مشخصات a=0.04 m، b=0.1 m، و 43 شکل شمارهی 4-1-4 : نمودار اختلاف تنشها نسبت به شعاع برای مشخصات a=0.5 m، b=0.51 m، ، ، و 45 عنوان صفحه شکل شمارهی 4-2-1 : نمودار تنش شعاعی بر حسب شعاع برای مشخصات a=0.5 m، b=0.51 m، ، و با توجه به بارگذاری و DT=10°C 46 شکل شمارهی 4-2-2 : نمودار تنش مماسی بر حسب شعاع برای مشخصات a=0.5 m، b=0.51 m، ، و با توجه به بارگذاری و DT=10°C 46 شکل شمارهی4-2-3 : نمودار اختلاف تنش مماسی با شعاعی بر حسب شعاع برای مشخصات a=0.5 m، b=0.51 m، ، و با توجه به بارگذاری و DT=10°C 47 شکل شمارهی4-2-4 : نمودار تنش شعاعی بر حسب شعاع برای مشخصات a=0.5 m،b=0.51 m، ، ، ، و با توجه به بارگذاری و DT=10°C 47 شکل شمارهی 4-2-5 : نمودار تنش مماسی بر حسب شعاع برای مشخصات a=0.5 m، b=0.51 m، ، ، ، و با توجه به بارگذاری و DT=10°C 48 شکل شمارهی 4-2-6 : نمودار اختلاف تنش مماسی با شعاعی بر حسب شعاع برای مشخصات a=0.5 m، b=0.51 m، ، ، ، و با توجه به بارگذاری و DT=10°C 48 عنوان صفحه شکل شمارهی 4-2-7 : نمودار تنش شعاعی بر حسب شعاع برای مشخصات a=0.5 m، b=0.51 m، ، ، ، و با توجه به بارگذاری و DT=10°C 49 شکل شمارهی 4-2-8 : نمودار تنش مماسی بر حسب شعاع برای مشخصات a=0.5 m، b=0.51 m، ، ، ، و با توجه به بارگذاری و DT=10°C 49 شکل شمارهی 4-2-9 : نمودار اختلاف تنش مماسی با شعاعی بر حسب شعاع برای مشخصات a=0.5 m، b=0.51 m، ، ، ، و با توجه به بارگذاری و DT=10°C 49 شکل شمارهی 4-2-10 : نمودار تنش شعاعی بر حسب شعاع برای مشخصات a=0.5 m، b=0.51 m، ، ، ، و با توجه به بارگذاری و DT=10°C 50 شکل شمارهی 4-2-11 : نمودار تنش مماسی بر حسب شعاع برای مشخصات a=0.5 m، b=0.51 m، ، ، ، و با توجه به بارگذاری و DT=10°C 50 عنوان صفحه شکل شمارهی 4-2-12 : نمودار اختلاف تنش مماسی با شعاعی بر حسب شعاع برای مشخصات a=0.5 m، b=0.51 m، ، ، ، و با توجه به بارگذاری و DT=10°C 51 شکل شمارهی 4-2-13 : نمودار تنش شعاعی بر حسب شعاع برای مشخصات a=0.5 m، b=0.51 m، ، ،، و ، با توجه به بارگذاری و DT=10°C 52 شکل شمارهی 4-2-14 : نمودار تنش مماسی بر حسب شعاع برای مشخصات a=0.5 m، b=0.51 m، ، ،، و ، با توجه به بارگذاری و DT=10°C 52 شکل شمارهی 4-2-15 : نمودار اختلاف تنش مماسی با شعاعی بر حسب شعاع برای مشخصات a=0.5 m، b=0.51 m، ، ، ، و ، با توجه به بارگذاری و DT=10°C 52 شکل شمارهی 5-1-1 : اختلاف تنش مماسی و شعاعی برای مشخصات ردیف دوم در جدول 5-1-1 هنگام رسیدن به نقطهی تسلیم 58 شکل شمارهی 5-1-2 : تنشهای شعاعی برای مشخصات ردیف دوم در جدول 5-1-1 هنگام رسیدن به نقطهی تسلیم 58 عنوان صفحه شکل شمارهی 5-1-3 : تنشهای مماسی برای مشخصات ردیف دوم در جدول 5-1-1 هنگام رسیدن به نقطهی تسلیم 58 شکل شمارهی 5-1-4 : نمودار بارگذاریهای اختلاف دما برحسب فشار داخلی برای مشخصات ردیفهای جدول 5-1-1 59 شکل شمارهی 5-1-5 : نمودار بارگذاریهای اختلاف دما برحسب فشار داخلی برای مشخصات ردیفهای جدول 5-1-3 61 شکل شمارهی 5-1-6 : نمودار مدول الاستیسیته بر حسب شعاع برای مخزن کروی با مشخصات a=0.06 m، b=0.1 mو 62 شکل شمارهی 5-1-7 : نمودار تنش تسلیم بر حسب شعاع برای مخزن کروی با مشخصات a=0.06 m، b=0.1 m و 62 شکل شمارهی 5-1-8 : نمودار ضریب انبساط گرمایی بر حسب شعاع برای مخزن کروی با مشخصات a=0.06 m، b=0.1 m و 62 شکل شمارهی 5-1-9 : نمودار ضریب سختی سینماتیک بر حسب شعاع برای مخزن کروی با مشخصات a=0.06 m، b=0.1 m و 63 شکل شمارهی 5-1-10: نمودار اختلاف تنش مماسی و شعاعی بر حسب شعاع در فشار 7/66- مگاپاسکال و بدون اختلاف دما 63 شکل شمارهی 5-1-11: نمودار تنش شعاعی بر حسب شعاع در فشار 7/66- مگاپاسکال و بدون اختلاف دما 64 عنوان صفحه شکل شمارهی 5-1-12: نمودار تنش مماسی بر حسب شعاع در فشار 7/66- مگاپاسکال و بدون اختلاف دما 64 شکل شمارهی 5-1-13: نمودار اختلاف تنش مماسی با شعاعی بر حسب شعاع در اختلاف دمای 233 درجه سانتیگراد و بدون فشار داخلی 65 شکل شمارهی 5-1-14: نمودار تنش شعاعی بر حسب شعاع در اختلاف دمای 233 درجه سانتیگراد و بدون فشار داخلی 65 شکل شمارهی 5-1-15: نمودار تنش مماسی بر حسب شعاع در اختلاف دمای 233 درجه سانتیگراد و بدون فشار داخلی 65 شکل شمارهی 5-1-16: نمودار تنش شعاعی بر حسب شعاع در اختلاف دمای 443 درجه سانتیگراد و فشار داخلی 66 شکل شمارهی 5-1-17: نمودار تنش مماسی بر حسب شعاع در اختلاف دمای 443 درجه سانتیگراد و فشار داخلی 66 شکل شمارهی 5-1-18: نمودار اختلاف تنش مماسی با شعاعی بر حسب شعاع در اختلاف دمای 443 درجه سانتیگراد و و فشار داخلی 67 شکل شمارهی 5-2-1: نمودار بارگذاری چرخهای اختلاف دما 67 شکل شمارهی 5-2-2: نمودار تنش مماسی – کرنش مماسی کل بدون کرنش حرارتی برای بارگذاری چرخهای تا دمای در فشار 68
عنوان صفحه شکل شمارهی 5-2-3: نمودار تنش مماسی – کرنش مماسی کل بدون کرنش حرارتی برای بارگذاری چرخهای تا دمای در فشار برای شعاع داخلی 69 شکل شمارهی 5-2-4: نمودار تنش مماسی – کرنش مماسی کل بدون کرنش حرارتی برای بارگذاری چرخهای تا دمای در فشار در شعاع داخلی 69 شکل شمارهی 5-2-5: نمودار تنش مماسی – کرنش مماسی کل بدون کرنش حرارتی برای بارگذاری چرخهای تا دمای در فشار در شعاع داخلی 70 شکل شمارهی 5-2-6: نمودار تنش مماسی – کرنش مماسی کل بدون کرنش حرارتی برای بارگذاری چرخهای تا دمای در فشار برای ناحیه ی بیرونی 70 شکل شمارهی 5-2-7: نمودار طبقه بندی بارگذاریهای چرخهای ( فشار داخلی و اختلاف دما ) بر اساس رخ دادن پدیدههای الاستوپلاستیک 71 شکل شمارهی 5-2-8 : نمودار مدول الاستیسیته بر حسب شعاع برای مخزن کروی (داخل از جنس فولاد) با مشخصات a=0.06 m، b=0.1 m و 73 شکل شمارهی 5-2-9 : نمودار تنش تسلیم بر حسب شعاع برای مخزن کروی (داخل از جنس فولاد) با مشخصات a=0.06 m، b=0.1 m و 73 عنوان صفحه شکل شمارهی 5-2-10 : نمودار ضریب انبساط گرمایی بر حسب شعاع برای مخزن کروی (داخل از جنس فولاد) با مشخصات a=0.06 m، b=0.1 mو 74 شکل شمارهی 5-2-11 : نمودار ضریب سختی سینماتیک بر حسب شعاع برای مخزن کروی (داخل از جنس فولاد) با مشخصات a=0.06 m، b=0.1 m و 74 شکل شمارهی 5-2-12: نمودار اختلاف تنش مماسی و شعاعی برای مخزن کروی (داخل از جنس فولاد) بر حسب شعاع در فشار255- مگاپاسکال و بدون اختلاف دما 75 شکل شمارهی 5-2-13 : مقایسهی اختلاف تنش های مماسی و شعاعی برای مخزن کروی با مشخصات a=0.06 m، b=0.1 m، ، ، و و هنگام رسیدن به نقطه ی تسلیم 76 شکل شمارهی 5-2-14 : مقایسهی تنش های مماسی برای مخزن کروی با مشخصات a=0.06 m، b=0.1 m، ، ، و و هنگام رسیدن به نقطه ی تسلیم 76 شکل شمارهی 5-2-15 : مقایسهی تنشهای شعاعی برای مخزن کروی با مشخصات a=0.06 m، b=0.1 m، ، ، و و هنگام رسیدن به نقطه ی تسلیم 76 عنوان صفحه شکل شمارهی 5-2-16: نمودار تنش مماسی – کرنش مماسی کل بدون کرنش انتقال حرارت برای بارگذاری چرخهای تا دمای در فشار داخلی در شعاع داخلی برای مخزن کروی (داخل از جنس فولاد) 77 شکل شمارهی 5-2-17 : نمودار تنش مماسی – کرنش مماسی کل بدون کرنش انتقال حرارت برای بارگذاری چرخهای تا دمای در فشار در شعاع داخلی برای مخزن کروی (داخل از جنس فولاد) 78 شکل شمارهی 5-2-18: نمودار طبقه بندی بارگذاریهای چرخهای ( فشار داخلی و اختلاف دما ) بر اساس رخ دادن پدیدههای الاستوپلاستیک برای مخزن کروی (داخل از جنس فولاد) 78 مقدمه 1-1- پیشگفتار براييكجامدالاستيک،تغييرشكلهاپسازحذفبارهاياعمالي،بازگشتپذير ميباشند. در جامداتپلاستیک،بعدازبرداشتنبار،تغييرشكلهادرمادهباقيميمانند وبه حالت اوليهبرنميگردند. اينتغييرشكلهايغیرالاستیکدرتعادلباقيميمانند. رفتارآنهافرض میگردد کهبهزمانوابستهنميباشد. همان طور که در شکل 1-1-1، پیداست، تغييرشكل در جامدات الاستوپلاستیک سختی پذیرازدوقسمتتغييرشكلالاستيكو تغييرشكل غیرالاستیکتشكيلشدهاست. هنگاميكهتنشكمتراز تنش تسلیم ()باشد،كرنش پلاستيكصفرميباشد.
مدلتشابهيرفتارايننوعموادبهوسيلهمدلسنتونانتوسعهيافتهنشانداده شده است. مدلهايگوناگونيبرايتوصيفسختيپذيريجامداتتوسطتغييرشكل،ارائهگرديده است. سختيپذيريغيرايزوتروپ و سختی سازی سینماتیک از جمله آنها هستند. اگرچهاكثرمواددارايسختيپذيريغيرايزوتروپميباشندوليبهعلتسادگيمدلسختي ايزوتروپكاربردفراوانيدارد .بهخصوصهنگاميكهبارگذاريشعاعيباشديعنياينكهبردار تنشدرفضايتنشدارايجهتثابتيميباشد.بهصورتعمومي،يكمادهدارايسختي ايزوتروپبهمادهايگفتهميشودكهمرزناحيهيالاستيكآنتنهابهيكپارامتراسكالر وابستهباشد.
كاربرديترينشمايسختيسازيغيرايزوتروپ،مدلسختيسينماتيكيخطيميباشد. دراينمدلدامنهی ناحيهيالاستيكثابتباقيميماندولياين دامنهدرفضايتنش جابجا ميگردد مركزناحيهيالاستيک (نقطهي Cدرشكل 1-1-3 )بهنامتنشداخلييا تنش برگشتيناميدهميشود .منحنيتنش-کرنشدر كششوفشارحولنقطهی C متقارن است. تحتيكتستكشش– پيچش، سطح تسلیم توسط جابجایی سطحتسليم اوليهوبوسيلهي بردار به دست میآید.
اثرباشينگرهنگاميمشخصميگرددكهبعدازيكتستكشش،يكتستفشارانجام گردد. معمولاً تستكششماده رادركششسختمينمايد(حدالاستيكافزايشمييابد) وليدرجهتفشارمادهنرمميگردد. شكل1-1-4، نشانميدهدكهحدالاستيكدرفشار كمترازحدالاستيكاوليهدرفشارميباشد. ازبيندومدلذكرشده،سختيسازيسينماتيكبهواقعيتنزديكترميباشدوتخمين بهتريازاثرباشينگرارائهمينمايد. دراثربارگذاريدورهايكشش– فشار،خواصسختيسازياكثرفلزاتوآلياژهادرهنگام تستتغييرميكند . شكل1-1-5، پارامترهايمورداستفادهبراييكسيكلپايدارتنشهاي دورهايرانشانميدهد .برحسبنوعماده،دماوحالتاوليهيآنسختيسازيونرميسازي رخميدهد. نرميسيكليهنگامياتفاقميافتدكهدرطوليكتستدورهايتحتدامنهیكرنشثابت،دامنهیتنشكاهشمييابد(شكل1-1-6-(الف))ياهنگاميكهدريكتستدورهايتحتدامنهیتنشثابت،دامنهیكرنشافزايشيابد(شكل1-1-6-(ب)). سختيسيكليهنگامياتفاقميافتدكهدرطوليكتستدورهايتحتدامنهی كرنش ثابت،دامنهیتنشافزايشمييابد(شكل 1-1-6-(الف))ياهنگاميكهدريكتستدورهاي تحتدامنهیتنشثابت،دامنهیكرنشكاهشيابد(شكل 1-1-6-(ب)). اگربارگذاريدورهايتنشمتوسطغيرصفرباشد،اثراتديگريظاهرميگردند(شكل 1-1-7).اينبارگذاري نامتقارناعماليموجبعدمرشدكرنشپلاستيكوثابتماندنآن درهرسيكلميگرددويااغلبموجبرشدآندرهرسيكلحتيبعدازپايداريحلقهی تنش-كرنش،ميگردد .هنگاميكهدامنهیكرنشاعمال گردد، رهاسازيوياعدمرهاسازي تنشمتوسط مشاهدهميگردد. (شکل 1-1-8)]1[.
1-2- مواد هدفمند (تابعمند) در سالهای اخیر با توسعهی موتورهای پرقدرت صنایع هوافضا، توربینها و راکتورها و ماشینهای دیگر نیاز به موادی با مقاومت حرارتی بالا و مقاومتر از لحاظ مکانیکی احساس شده است. در سالهای قبل در صنایع هوافضا از مواد سرامیکی خالص جهت پوشش و روکش قطعات با درجه کارکرد بالا استفاده میشد. این مواد عایقهای بسیار خوبی بودند ولی مقاومت زیادی در برابر تنشهای پسماند نداشتند. تنشهای پسماند در این مواد مشکلات زیادی از جمله ایجاد حفره و ترک مینمود. بعدها برای رفع این مشکل از مواد کامپوزیت لایهای استفاده شد. تنشهای حرارتی در این مواد نیز موجب پدیدهی لایه لایه شدن میگردید. با توجه به این مشکلات طرح مادهای مرکب که هم مقاومت حرارتی و مکانیکی بالا داشته و هم مشکل لایه لایه شدن نداشته باشد، ضرورت پیدا کرد. بنابر مشکلاتی که در صنایع مختلف برای مواد تحت تنشهای حرارتی بالا وجود داشت، دانشمندان علم مواد در سال 1984 میلادی در منطقهی سندایی ژاپن برای اولین بار مواد تابعمند (FGM[1]) را به عنوان مواد با تحمل حرارتی بالا پیشنهاد نمودند.از آن پس رويمواد تابعمند تحقيقات وسيعي انجام شد. مواد تابعمند،مواد کامپوزیتی با ریزساختارناهمگن میباشند، که خواص مکانیکی آنها بطور ملایم و پیوسته از یک سطح به سطح دیگر جسم تغییر میکند. نوع رایج آن، ترکیب پیوستهای از سرامیک و فلز میباشد. این مواد از اختلاط پودر فلز و سرامیک بدست میآیند. تغییر فلز و سرامیک از یک سطح به سطح دیگر کاملاً پیوسته میباشد.بگونهای که یک سطح از جنس سرامیک خالص و یک سطح فلز خالص است. بین دو سطح ترکیب پیوستهای از هردو میباشد. مادهی سرامیک مقاومت دمایی بالایی را بهخاطر رسانایی گرمایی کم دارا میباشد و از طرفی ماده فلزی چکش خوار،از شکستگی یا ترک بهخاطر تنش حرارتی ممانعت به عمل میآورد.خواص مکانیکی نیز با توجه به نوع ترکیب، تغییرات پیوستهای در جهت ضخامت دارد. این مواد با توجه به پیوستگی ترکیب مواد تشکیل دهنده دارای خواص مکانیکی مؤثری نسبت به مواد کامپوزیت لایهای میباشد. حال آنکه امروزه مواد تابعمند،همراه با غیر یکنواختیهای فضایی که عمداً در آنها ایجاد میشود، محبوبیت زیادی درمحیطهای دمایی بالا کسب نمودهاند. مواد تابعمند بیشتر برای پوششهای عایق حرارتی به کار میروند.به دليل خاصيت تغيير پيوستهی مواد در فضاي با مقياس ماكروسكوپيك، گاهي اوقات استفاده ازمواد تابعمند،از نظر رفتار مكانيكي نسبت به مواد با ساختار فيبري، بخصوص تحت بارهاي حرارتي، ترجيح داده ميشود. چون شكاف دروني يا مرزي در آنها وجود ندارد، پيكهاي تنش در ساختارهايمواد تابعمندزماني كه نيروي خارجي به آنها اعمال ميگردند؛ ميرا ميشوند و در نتيجه از شكست بدليل عدم پيوستگي دروني و تمركز تنش جلوگيري ميشود. امروزهمواد تابعمند در زمينههاي وسيعي همچون مکانیک محیطهای پیوسته، الكترونيك، شيمي، اپتيك، بيودرماني و غيره مورد استفاده قرار ميگيرند]2و3[.
|
برچسب های مهم