اندازه‌گیری تجربی و برآورد عددی انرژی شکست نمونه آزمایش ضربه سقوطی با شیار ماشین‌کاری‌شده در فولاد API X65

Abstract

یکی از اهداف مهم در آزمایش ضربه سقوطی به دست آوردن مقدار انرژی شکست به منظور ارزیابی بهتر خواص فولاد آزمایش شده است. در تحقیق حاضر اندازه‌گیری تجربی و برآورد عددی انرژی شکست نمونه آزمایش ضربه سقوطی با شیار ماشین‌کاری‌شده در فولاد API X۶۵ انجام شده است. هدف از تعیین این انرژی تخمین مقاومت ماده در برابر شکست است. نمونه آزمایشگاهی از بدنه لوله فولادی با درز جوش مارپیچ با قطر خارجی ۱۲۱۹میلی‌متر و ضخامت دیواره ۱۴/۳میلی‌متر بریده و تا ابعاد استاندارد ماشین‌کاری شده است. سپس در وسط نمونه شیار شورن به طول ۱/۵میلی‌متر ایجاد و نمونه تحت بارگذاری دینامیکی با سرعت اولیه ۳/۶متر بر ثانیه قرار گرفت. با ترسیم منحنی‌های نیرو- جابجایی و انرژی- جابجایی مقدار حداکثر نیرو برای داده‌های آزمایشگاهی ۲۲۹کیلونیوتن و از طریق مدل‌سازی کامپیوتری ۲۲۵کیلونیوتن به دست آمد. با محاسبه سطح زیر منحنی نیرو- جابجایی مقدار انرژی شکست نمونه آزمایشگاهی برای داده‌های تجربی و مدل‌سازی کامپیوتری به ترتیب ۷۰۸۵ و ۶۸۰۰ژول به دست آمد. بررسی منحنی‌های تجربی به دست آمده نشان داد که حدود ۵۹% انرژی صرف رشد ترک شده و مابقی صرف شروع ترک و تغییر شکل پلاستیک در نواحی سندان‌ها و ناحیه زیر چکش شده است. در انتها با ترسیم منحنی خطی انرژی شکست نمونه برحسب سرعت چکش نشان داده شد که شیب این منحنی معیار خوبی برای بررسی اتلاف انرژی و رفتار شکست ماده است.