تحلیل اجزای محدود آسیب خستگی فلزات براساس مدل‌های مبتنی بر آنتروپی ترمودینامیکی
چکیده
مقدار آنتروپی تولیدی طی بارگذاری خستگی به عنوان یک شاخص از انباشت آسیب در ماده تلقی می شود. با استفاده از تکنیک ترموگرافی و ثبت توزیع میدان دما در سطح نمونه تحت بارگذاری چرخه‌ای به‌وسیله دوربین مادون قرمز و همچنین محاسبه انرژی اتلافی و در نظر گرفتن امکان تبادل حرارت نمونه با محیط، می‌توان نرخ خالص تولید آنتروپی در سیستم را محاسبه کرد. انتظار می‌رود که با به‌کارگیری ابزار مناسب، بتوان این روش را به عنوان یک روش بازرسی غیرمخرب در رابطه با آسیب ناشی از خستگی فلزات مورد استفاده قرار داد. این تحقیق به منظور امکان‌سنجی و بررسی قابلیت کاربرد روش یاد شده به کمک مدل‌سازی و تحلیل عددی انجام شده است. در این مقاله با استفاده از روش عددی اجزای محدود و در قالب نرم‌افزار آباکوس به شبیه‌سازی آزمون خستگی خمش کاملاً معکوس‌شونده روی نمونه‌های استاندارد از جنس آلومینیوم (Al۶۰۶۱-T۶) که نتایج آزمون آزمایشگاهی آن موجود است، پرداخته می‌شود. براساس نتایج تحلیل مکانیکی و حرارتی به روش کوپل متوالی، به محاسبه نرخ تولید آنتروپی، آنتروپی شکست خستگی، متغیر آسیب و تخمین عمر باقی‌مانده براساس این متغیر پرداخته می‌شود. نتایج حاصل از شبیه‌سازی عددی با نتایج آزمون‌های آزمایشگاهی مقایسه و اعتبارسنجی می‌شود. همچنین یک تحلیل عددی برای تخمین افزایش دما و بررسی پدیده خودگرمایی خستگی در اثر بارگذاری چرخه‌ای براساس مشخصه‌های منحنی کرنش- عمر و تخمین انرژی اتلافی، با بهره‌گیری از امکان اسکریپت‌نویسی پایتون در نرم‌افزار آباکوس روی نمونه آزمون محوری از جنس فولاد(AISI ۴۳۴۰) صورت می‌گیرد. نتایج پژوهش حاکی از آن است که کاربرد ترموگرافی مادون قرمز به عنوان یک روش ارزیابی غیرمخرب در محدوده خستگی کم‌چرخه ابزاری مناسب برای ارزیابی میدان دما و در نتیجه تخمین آسیب انباشته در ماده است.
کلید واژگان
آسیب خستگیانرژی اتلافی
ترموگرافی
تحلیل عددی
شماره نشریه
5تاریخ نشر
2020-05-011399-02-12
ناشر
دانشگاه تربیت مدرسسازمان پدید آورنده
گروه طراحی کاربردی، دانشکده مهندسی مکانیک و انرژی، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایرانگروه طراحی کاربردی، دانشکده مهندسی مکانیک و انرژی، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران
گروه سازه و زلزله، دانشکده مهندسی عمران، آب و محیط زیست، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران
شاپا
1027-59402476-6909
