H تعداد چرخهها N
تانسور مدول مماسي اصلاح شده  کرنش پلاستيک معادل آستانه آسيب pD
ضريب پرش چرخه N ثابت ماده Q

١- مقدمه
تخمين عمر در سازههايي که تحـت بارگـذاري خسـتگي قـرارميگيرند، يکي از الزامات طراحي است. عمر خستگي يک قطعه برحسب تعداد چرخههاي بارگذاري لازم بـراي شـروع تـرک وگسترش آن تا اندازه بحراني تعريف ميشود. تخمين عمر يکـياز چالشهاي مهم در تحليل خستگي است؛ چرا کـه آسـيب درخستگي پرچرخه در تنشهايي بهمراتب کمتر از تنش تسليم در ماده رخ ميدهد و حتي هنگاميکه آسيب در قطعه رشد ميکند، هيچ نشانهاي از شکست در آن ديده نميشود [۱].

انتخاب روش در تخمين عمر خستگي، يک تصميم مهم در طراحي است. امروزه بيشتر چهار روش تـنش – عمـر، کـرنش- عمر، رشد ترک خستگي و رشد آسـيب خسـتگي بـراي تعيـينعمر خستگي مورد استفاده قرار ميگيرنـد. بسـياري از قطعـاتمهندسي تحت بارگـذاري چرخـهاي بـا دامنـه متغيـر هسـتند وآسيب خسـتگي يکـي از علـل اصـلي شکسـت در سـازههـايمهندسي است. بهمنظور پيشبيني عمر باقيمانـده ايـن قطعـات،تعيين کردن يک روش براي سنجش انباشتگي آسـيب خسـتگيحائز اهميت است.
مدلهـاي سـنتي در تحليـل مسـائل خسـتگي پرچرخـه دربارگذاري تركيبي بـا محـدوديتهـاي فراوانـي رو بـرو هسـتند.
بهعنوان مثال در مـدل مانسـون و در منحنـي وهلـر كـه قـانون
خس تگي ب هص ورت نم ودار ت نش بيش ينه برحس ب تع داد چرخههاي شکست براي نسبت تنشهاي مختلف بيان ميشود، قابل تعميم بهحالت سه بعدي نيست؛ از طرف ديگر، ايـن مـدلهيچ رابطهاي بين تنش و كرنش ارائـ ه نـداده و تـوجيهي بـرايبارگذاريهايي با تكرار اتفاقي ندارد. قانون ماينر نيـز بـهترتيـباعمال تنشها اهميت نميدهد؛ به همين علت در آن هـر تنشـيکمتر از حد دوام ماده ناديده گرفته ميشود [۲].
اخيرًًا مکانيک آسيب بـا توانـاييهـاي منحصـربـه فـرد خـود درتخمين عمر قطعات مورد توجـه محققـين قـرار گرفتـه اسـت.مزيت بـارز مکانيـک آسـيب در مقايسـه بـا مکانيـک شکسـتکلاسيک، وابستگي پارامترهاي مـدل بـه مـاده مـورد بررسـي و استقلال آنها از هندسه مدل و بارگذاري است. مدلهاي مکانيک آسيب، امکان ارزيابي آسيب را در هر نقطه سازه، بـدون توجـه به هندسـه مـدل و بارگـذاري اعمـالي بـر آن، بـهشـرط آن کـه مکانيزم رشد آسيب و ميدان تنش- کرنش مشخص باشد، مهيـاميسازد [۱].
در سـال ۲۰۰۱ مـيلادي جينـگ و همکـاران، از يـک مـدل غيــرخطــي برمبنــاي مکانيــک آســيب جهــت مــدلســازي ترموالاستيک- پلاستيک- آسيب براي خسـتگي کـم چرخـه دريک روتور توربين بخار استفاده کردنـد. آنهـا نتـايج حاصـل ازمکانيک آسيب خطي و غيرخطي را مقايسه و امتيـازات ايـن دوروش را برجســته نمودنــد [۳]. در ســال ۲۰۰6 رينالــدي و همکاران، آسيب خستگي و پراکندگي عمر را با درنظـر گـرفتنيک شبکه گسسته دوبعدي از فنرهاي الاسـتيک خطـي بـا يـکتوزيع نرمال از استحکام استاتيکي مورد مطالعه قرار دادند. مدل آنها رفتار خستگي را با استفاده از معـادلات باسـکوين و مـاينربيان ميکند [۴]. در سال ۲۰۰۷ دزمورات و همکاران، مدلي بـر پايه مدل شکست دو مقياسي لمتر [۵] براي خسـتگي پرچرخـهپيشنهاد کردند. ايده اصلي در مدل دزمـورات ، تبـديل معـادلاتديفرانسيل رشد آسيب از حالت ضمني به حالـت صـريح بـود.ايشان بدون استفاده از روش نيوتـون – رفسـ ون، حـل صـريحيبراي معادلات رشد آسيب ارائه کرده و توانايي حل مسائل غيـرهمدما را نيز به مدل پيشنهادي لمتر افزودند [6]. در سـال ۲۰۱۲ مشايخي مدل دزمورات را براي تحليل خسـتگي محـور اصـليگرداننده پره هاييک بالگرد پيادهسازي نمود [۷]. در سـال ۲۰۱۰ بوگارد و همکاران، يک الگوريتم عددي را براي انتگـرال گيـريصريح از مدل آسيب خستگي شابوش- لمتر همراه با معـادلاتساختاري الاستيک- پلاستيک با کار سـختي هـاي سـينماتيک وهمسان گسترش داده و مدل عددي ارائـ ه شـده را در نـرمافـزار آباکوس/صريح همراه با شبکهبندي مجدد تطبيقـي پيـادهسـازيکردند [۸]. در سال ۲۰۱۲ ژانگ و همکارن، موفق شـدند مـدلشابوش- لمتر را در حالت الاستيک- آسيب براي خستگي ساده و سايشي با انتگـرال گيـري ضـمني از معادلـه رشـد آسـيب درنرمافزار آباکوس/استاندارد پيادهسازي کنند [۹].
در تحقيـق حاضـر از م دل آسـيب ش ابوش- لمتـر ب راي پيشبيني شکست قطعات تحت بارگـذاري خسـتگي پرچرخـهاستفاده ميشود. رشد آسيب خسـتگي در ايـن مـدل بـرحسـبتنشهاي بيشينه و کمينه در هر چرخـه بيـان مـيشـود. جهـتپيادهسازي اين مدل يک الگوريتم کـارآ بـهروش ضـمني بـرايانتگرالگيري ارائه شده و براي کاهش زمان حل از روش پـرشدر چرخهها سـود بـرده مـي شـود. در بخـش (۲) مـدل آسـيبشابوش- لمتر معرفي و معادلات حـاکم بـر آن بيـان مـيشـود.
ســپس در بخــش ( ۳) معــادلات ســاختاري بــه روش ضــمني انتگرالگيري شده و بهصـورت يـک زيربرنامـه مـاده کـاربر درنرمافزار آباکوس/استاندارد پيادهسازي عـددي مـيگـردد. روشپرش در چرخهها، جهت کاهش زمان حل محاسبات در بخـش(۴) ارائه ميشود. در بخش (۵) بارگذاري خستگي با استفاده از يک زيربرنامه دامنه کاربر شـبيه سـازي مـيشـود. بـراي راسـتيآزمايي زيربرنامههاي تدوين شده، يک نمونه شـياردارV شـکلتحت بارگذاري خستگي با نسبت تنشهاي متفاوت قرار گرفتـهو عمر آن با نتايج تجربي و ساير روشها مقايسـه مـيشـود. درپايان بهعنوان مطالعـه مـوردي بـراي نشـان دادن توانـايي مـدلالگوريتم عددي، اسپيندل روتور اصلي پره هاييک بالگرد تحـتبارگذاري خستگي متغير قرار گرفته و گسـيختگي آن بـا نمونـهتجربي مقايسه ميگردد.

٢- مدل آسيب خستگي شابوش- لمتر
شکل کلي معادله رشد آسيب خستگي بر مبناي مکانيک آسـيبپيوسته بهصورت زير بيان ميشود:

ND  f(D, ) (۱)
که در آن D متغير آسيب، N تعداد چرخههـا وσ تـنش اعمـالياست. اين رابطه براي اولـين بـار در سـال ۱۹۷۴توسـط شـابوشپيشنهاد شد [۱۰]. در سال ۱۹۷۹ لمتر و پلامتري رابطه شابوش را اصلاح نمودند [۱۱]. در سال ۱۹۸۸ شابوش رابطه پيشنهادي خود را نيز ارتقاء بخشيد [۱۲]. مدلهاي ديگري نيز بر مبناي مکانيـکآسيب پيوسته پس از مدل شابوش گسترش يافتـه انـد کـه از آنهـاميتوان به مدل لمتر [۱۳]، مدل وانگ [۱۴]، مدل وانگ-لـ و [۱۵] و مدل لي و همکاران [۱6] اشاره کرد. تمايز اصلي مدلهاي فوق با مدل شابوش، در پارامترهاي وابسته به ماده است.
مدلهاي رشد آسيب خستگي فـوق، همگـي بـراي حالـتتکمحوره بيان شدهانـد. در سـال ۱۹۹۰ شـابوش و لمتـر مـدلاصلاح شده شابوش را براي حالت چندمحوره بـه صـورت زيـرتوسعه دادند [۱۷]:

124284956752

در این سایت فقط تکه هایی از این مطلب با شماره بندی انتهای صفحه درج می شود که ممکن است هنگام انتقال از فایل ورد به داخل سایت کلمات به هم بریزد یا شکل ها درج نشود

شما می توانید تکه های دیگری از این مطلب را با جستجو در همین سایت بخوانید

ولی برای دانلود فایل اصلی با فرمت ورد حاوی تمامی قسمت ها با منابع کامل

اینجا کلیک کنید

ND   1 1(D)1M(A1IID) (۲) :که در آن
36599-651348

II
*
II
u
eqmax
max
min
max
min
H
f
max
max
max
eqmax
H
Hmin
H
Hmax
A
A
a
(
)(
)
b
A
)
(
)
J(
)
b
M(
M
)
(


















s
s
s
:
s
s
s
:
1
2
0
2
1
13
22
13
3
2
13

II

*

II

u

eqmax

max

min

max

min

H


پاسخ دهید