مطالعه تأثیر فرآیند اتوفرتاژ در استوانه جدار ضخیم با کامپوزیت زمینه فلزی به روش تحلیل اجزای محدود تنش چرخه‌ای

Abstract

در این مطالعه، یک پژوهش با شبیه‌سازی عددی استوانه جدار ضخیم با بارگذاری چرخه‌ای حرارتی- مکانیکی انجام شده است. شرایط مرزی اعمال شده مشابه لوله سلاح در هنگام شلیک مداوم است. چهار شرط تنشی در دمای 25-950 درجه سانتیگراد و فشار 100-350 مگاپاسکال در طول چرخه بارگذاری مورد بررسی قرار گرفته است. شرایط عبارتند از اول بارگذاری حرارتی- مکانیکی بدون اتوفرتاژ و بدون ترک، دوم حرارتی- مکانیکی با اتوفرتاژ بدون ترک، سوم بارگذاری حرارتی- مکانیکی در لوله دارای ترک بدون اتوفرتاژ با افزایش طول ترک و چهارم بارگذاری حرارتی- مکانیکی در لوله اتوفرتاژ شده دارای ترک با افزایش طول ترک. مقایسه نتایج حاصل از مدل‌های شبیه‌سازی لوله اتوفرتاژ شده و بدون اتوفرتاژ دارای اطلاعاتی در مورد گسترش کرنش‌ها و تنش‌ها در لوله است. مواد مورد مطالعه در لوله، فولاد ST50 و کامپوزیت زمینه فلزی SiC/Ti-24Al-11Nb در سه نسبت قطر 25، 50 و 75 درصد به یکدیگر است. گرایش کلی بارگذاری در لوله اتوفرتاژ شده منجر به اثر نرم شدن سطح لوله می‌شود. این پدیده به عنوان کاهش سختی سطح داخلی لوله مشاهده می‌شود. همچنین حداکثر تنش ناشی از چرخه ترمومکانیکی تا عمق 9 میلی‌متر برای لوله با طراحی ترکیبی وجود دارد و پس از آن تغییرات حداقلی است. این عمق فعال برای شروع ترک است.