مطالعه تحلیلی و تجربی اثر فاق بر عمر خستگی نمونه‌های استوانه‌ای فولاد HSLA100 در بارگذاری خمشی چرخان

Abstract

این مقاله به بررسی اثر فاق بر عمر خستگی فولاد "HSLA100 " که عمدتا در صنایع دریایی کاربرد دارد، می‌پردازد. آزمایش‌های تجربی کشش ساده و خستگی بر روی نمونه‌های استوانه‌ای ساده و فاقدار این فولاد انجام شده و مشخصات مکانیکی و هم‌چنین نمودار تنش‌عمر نمونه‌های ساده و فاقدار به دست آمده‌‌‌اند. در این تحقیق به منظور بررسی کامل‌تر اثر فاق و همچنین اندازه هندسی بر روی عمر خستگی نمونه‌ها، دو نوع هندسه فاق و همچنین دو اندازه متفاوت برای نمونه های آزمایش در نظر گرفته شده است. از آزمایش‌های خستگی انجام شده بر‌روی نمونه‌های فاقدار و هم‌چنین از طریق نظریه ضعیف‌ترین عضو ضریب حد خستگی فاق محاسبه شده است. برای محاسبه این ضریب از طریق نظریه ضعیف‌ترین عضو، ابتدا یک مدلسازی اولیه در آباکوس انجام شده و سپس از طریق برنامه‌نویسی میدان تنش در حالت خمشی چرخان به دست آمده است. برای بررسی بهتر ویژگی‌های نظریه ضعیف‌ترین عضو در محاسبه ضریب حد خستگی، این ضریب از روش‌های کلاسیک که براساس منحنی‌های تجربی هستند نیز محاسبه شده و با داده‌های حاصل از آزمایش مقایسه شده است. در نهایت مقایسه نتایج نظری و آزمایشگاهی نشان داد که نظریه ضعیف‌ترین عضو دقت بهتری نسبت به روش‌های کلاسیک مورد مطالعه در این تحقیق دارد و به نتایج آزمایش نزدیک‌تر است. علاوه بر این، در نظریه ضعیف‌ترین عضو از نتایج آنالیز المان محدود برای پیش‌بینی ضریب حد خستگی نمونه‌های فاقدار استفاده می‌شود که این امر استفاده از این نظریه در انجام آنالیز خستگی قطعات پیچیده را تسهیل می‌کند.