∆ε2e = σEf′ (2Ni )b (۱)

m
µ
500
ترک

طول

m

µ

500

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

ترک

طول

شکل ۱- يک نمونه از رشد ترک خستگي در اتصال برشي- کششي نقطه جوش

كه در آن ′σf ضريب خستگي،b نماي استحكام خستگي وE مدول الاستيسيتهاند. رابطهي بينNi و دامنه كرنش پلاستيك2

∆εp توســط کــوفين و مانــسون ارائــه شــده اســت
[۲۱ و ۲۲]:
(۲) ∆ε2p = εf′ (2Ni )c

كه در آن ′εf ضريب شكل پذيري خستگي و c نماي شكل پذيري خستگي اند. با تركيب معادلات (۱) و (۲) معادله منحني عمر-كرنش به صورت زير در خواهد آمد:
16611585574

∆ε2 = σEf′ (2Ni )b + εf′ (2Ni )c (۳) .دامنـه كـرنش كـل اسـت ∆ε = ∆ε + ∆εep ،در ا ين معادلـه
مارو[۱۹] زمان ي که تنش ميـانگين نيـز در نظـر گرفتـه شـود،معادله زير را پيشنهاد داد:
(۴) ∆ε2 = σ −σf′ E m (2Ni )b + εf′ (2Ni )c

اين معادله بيان م يکند که تأثير تنش ميانگينσm را ميتـوانبا تصح يح قـسمت الاسـتيک منحنـي عمـر – کـرنش، در نظـرگرفت. عواملي که عمـر خـستگي اتـصالات نقطـه جـوش راتحت تأث ير قرار ميدهند، عبارت اند از: ضـريب تمرکـز تـنش،تـنش اهـ ي پـسماند، ويژگـي اهـ ي مـاده، پارامترهـا ي فراينـد جوشکاري (زمـان جوشـکاري، جر يـان الکتر ي کـي و ن يـروي فشردگي الکتـرود) و ک يفيـ ت جـوش (انـدازه ناگـت جـوش،فاصله صفحات، نفوذ، تورفتگي و غيره). از بـين عوامـل ذکـرشده، فاکتور کاهش مقاومت خستگي و شـعاع فـاق تـأثيرات بسيار مهم ي بر روي عمر خستگي اتصالات نقطه جوش دارندو نيازمنـد مطالعـه بيـشترند. اآقـ ي اديـب و همکـارانش[۲۳] تخمين عمر خستگي اتصالات نقطهجوش را برا ي هندسههاي مختلف، با در نظر گرفتن شکاف بين صفحات اتـصالي مـوردبررسي قرار دادند. آن ها به منظور بهدسـت آوردن تـنش هـاي مؤثر، فاصله مؤثر و فاکتور کاهش مقاومت فاق، توزيع تنش را در امتداد خط گسترش ترک که از نقطـه حـساس بـه شـروعترک در امتداد ضخامت و عمود بر جهت بارگذار ي بود، رسمکردند. اما نتايج مورفولوژي رشد تـرک در اتـصالات برشـي-کششي نقطه جوش نشان داده است که رشد ترک دقيقﹰا عمـودبر امتداد بارگذاري انجام نميگيرد، و زاويه ۷۵ درجه با امتداد بارگذاري ميسازد[۲۴]. يک نمونه از رشد تـرک خـستگي دراتصال برش ي-کششي نقطه جوش در شکل(۱) نشان داده شدهاست. شعاع فاق يا فاصله صفحات يکي از مهم تـرين عوامـلمؤثر بر عمر خستگي، به خصوص برا ي اتصال با يـک نقطـه-جوش است [۲۳و۲۴]. مقادير مختلف فاصـله بـين صـفحاتباعث ا يجاد توز يع تنش متفـاوت در مجـاورت ر يـشه نقطـه-جوش شده، در نتيجه عمر خستگي اتـصا لات نقطـه جـوش راتغيير م يدهد. اگرچه فاصله زياد بين صفحات باعـث افـزايش مقدار تنش در ريشه فاق به علت تأثير خمشي م يشـود ، ولـي همان طور که در اين تحق يق نشان داده خواهـد شـد، ا يـن امـرباعث کاهش تنش م يـانگين و محـدوده کـرنش در طـي يـک مرحله کامل بارگذاري و بـاربرداري مـي شـود. فواصـل زيـ اد همچنين م يتواند مقاد ير فاکتور کـاهش مقاومـت فـاق را کـهيکي از عوامل بسيار مهم در بررسي عمر خـستگي اتـصالاتاست را کاهش دهد، در حالي که تنشها به علت افزايش اثـرخمشي افزا يش مييابند. قابل ذکر اسـت کـه فواصـل شـکافبسيار کوچک (در حدود صفر) بين صفحات، مقادير تـنش رابه علت ضريب تمرکز تنش بـالا، افـزايش مـيدهـد . در ا يـ ن مورد، شکاف به عنوان يک ترک بسيار تند عمل ميکند، ولـي از اثرات خمش ميتوان صرف نظر کرد.

شکل ۲- توزيع تنش الاستيک– پلاستيک و گراديان تنش نسبي در نمودار لگاريتمي براي ريشه فاق [۲۱].

هدف از تحقيق موجود ارائه اطلاعات کامـل دربـارهتأثير شعاع فاق و در نتيجه اثرات تمرکز تـنش بـر روي مقاومت خـستگي اتـصالات نقطـهجـوش اسـت . بـدين منظور، اتصالات ي با مقادير مختلـف شـعاع فـاق در نظـرگرفته شده، و فاکتورهاي کاهش مقاومت خستگي تع يين شده است. از روش حجمي براي بررس ي عمـر خـستگي اتصالات استفاده شده است.

۲- پيش زمينه ي نظريه
مق ادير ت نش موض ع ي ف اقه ا در اث ر ض ريب تمرک ز تنشKt ، در مقايسه با تنشهاي م يانگين اسم ي بزرگتر ند اين افزايش تنش براي شکست خستگي بس يار مضر است، ولي به ص ورت م ستقيم مح دوده ت نش را در خ ستگ ي م شخص نميكند. بنابراين با يد کاهش مقاومت خستگي تعر يـ ف شـود.
در اين تحق يق، فاکتور کاهش مقاومت خستگي بر مبناي روشحجمي پيشنهاد شده توسط پلاو ينيج[۲۵] تعيـي ن شـده اسـت .
روش حجمي ۵ روش ي براي مطالعه رفتار خـستگي در اطـراففـاقهاسـت. اسـاس ايـن روش در ايـن اسـت کـه شکـست خستگي در فاق نيازمند وجود حجم فيزيکي بـراي بـه وقـوعپيوستن اسـت . ايـ ن روش بـه يـ ک مع يـ ار پ يـدايش تـرک دوپارامتري، يعني تنش مؤثر۶ و فاصله ي مؤثر۷، منجـر مـيشـود . فاصلهي مؤثر به يک نقطه خاص از توزيـ ع تـنش الاسـتيک-پلاستيک که در نمودار لگاريتمي رسم شده، مربوط مـيشـود .
تنش م ؤثر به يک مقدار ميانگين در محدودهي فاصـلهي مـؤثرکه در آن اثرات فاصله و گراديان نسبي تنش بـ ه صـورت تـابعوزني لحاظ شده مربوط م يشـود . در روش حجمـي فـاکتورکاهش مقاومت فاق، با اعمال خواص مکانيکي و مشخـصاتهندسي مربوطه با استفاده از تحليل اجزاي محـدود غي رخطـي محاسبه م يشود. محاسبه فاکتور کاهش مقاومت فاق و استفادهاز منحن ي مرجع ۸ (منحني خستگ ي نمونه بدون فاق) منجـر بـهمنحني خستگ ي نمونه فاقدار در نمودار خستگي ميشود. يـ ک نمونه از توزيع تنش الاستيک-پلاستيک و گراديان نسب ي تنشدر نزد يکي فاق در نمـودار لگـاريتمي شـکل (۲) آورده شـده است.
توزيع تنش باز کننده ترک۹ خستگي σyy (x) در نزديکـيريشه فاق مقدار ماکزيممσmax را داشته و با فاصله گرفتن ازريشه فاق کاهش مييابد. توزيع تنش در نمودار لگاريتمي سهناحيه خاص را نشان مـيدهـد کـه هـر يـ ک از ايـ ن نـواحي وي ژگيهاي خاص خـود را دارنـد کـه در ادامـه توضـيح دادهمي شود. مقدار ماکزيمم تنش و فاصله مربوط به آن در ناحيه I قابل تشخيص است. مشخصه مهم اين ناحيه وجود مـاکزيمممقدار تنش در توزيع الاستيک-پلاستيک اسـت کـه از تحليـلاجزاي محدود الاستيک-پلاستيک به دسـت آمـده، اسـت. درناحيه II مقدار تنش کاهش پيداکرده و در نهايت توزيع تـنشبه يک مقدار تنش مؤثرσeff منتهي ميشود. تنش مؤثر، اوليننقطه ناحيهIII است و فاصله مربـوط بـه آن يعنـي فاصـلهي مؤثر براي پيشبيني عمر خستگي و ناحيه پلاسـتيک مـؤثر درمجاورت ريشه فاق مـورد اسـتفاده قـرار مـيگيـرد . در روشحجمي ضريب خستگي فاق و گراديان تنش نـسبي از معادلـهزير قابل محاسبه است [۲۵]:
(۵) kf =

Xeff1σn ∫0Xeff σyy (x)(1 x )dx− χ که در آنXeff فاصله مؤثر،σn تـنش خـالص،σyy تـنش بـاز کننده ترک وχ گراديان نسبي تنش است که بهصورت زير

ترک

مسير
ترک

کننده

باز

تنش
eff
x
)
(
x
yy
σ
χ
max
σ
eff
σ

ترک


پاسخ دهید