H تعداد چرخهها N
تانسور مدول مماسی اصلاح شده  کرنش پلاستیک معادل آستانه آسیب pD
ضریب پرش چرخه N ثابت ماده Q

١- مقدمه
تخمین عمر در سازههایی که تحـت بارگـذاری خسـتگی قـرارمیگیرند، یکی از الزامات طراحی است. عمر خستگی یک قطعه برحسب تعداد چرخههای بارگذاری لازم بـرای شـروع تـرک وگسترش آن تا اندازه بحرانی تعریف میشود. تخمین عمر یکـیاز چالشهای مهم در تحلیل خستگی است؛ چرا کـه آسـیب درخستگی پرچرخه در تنشهایی بهمراتب کمتر از تنش تسلیم در ماده رخ میدهد و حتی هنگامیکه آسیب در قطعه رشد میکند، هیچ نشانهای از شکست در آن دیده نمیشود [۱].

انتخاب روش در تخمین عمر خستگی، یک تصمیم مهم در طراحی است. امروزه بیشتر چهار روش تـنش – عمـر، کـرنش- عمر، رشد ترک خستگی و رشد آسـیب خسـتگی بـرای تعیـینعمر خستگی مورد استفاده قرار میگیرنـد. بسـیاری از قطعـاتمهندسی تحت بارگـذاری چرخـهای بـا دامنـه متغیـر هسـتند وآسیب خسـتگی یکـی از علـل اصـلی شکسـت در سـازههـایمهندسی است. بهمنظور پیشبینی عمر باقیمانـده ایـن قطعـات،تعیین کردن یک روش برای سنجش انباشتگی آسـیب خسـتگیحائز اهمیت است.
مدلهـای سـنتی در تحلیـل مسـائل خسـتگی پرچرخـه دربارگذاری ترکیبی بـا محـدودیتهـای فراوانـی رو بـرو هسـتند.
بهعنوان مثال در مـدل مانسـون و در منحنـی وهلـر کـه قـانون
خس تگی ب هص ورت نم ودار ت نش بیش ینه برحس ب تع داد چرخههای شکست برای نسبت تنشهای مختلف بیان میشود، قابل تعمیم بهحالت سه بعدی نیست؛ از طرف دیگر، ایـن مـدلهیچ رابطهای بین تنش و کرنش ارائـ ه نـداده و تـوجیهی بـرایبارگذاریهایی با تکرار اتفاقی ندارد. قانون ماینر نیـز بـهترتیـباعمال تنشها اهمیت نمیدهد؛ به همین علت در آن هـر تنشـیکمتر از حد دوام ماده نادیده گرفته میشود [۲].
اخیرًًا مکانیک آسیب بـا توانـاییهـای منحصـربـه فـرد خـود درتخمین عمر قطعات مورد توجـه محققـین قـرار گرفتـه اسـت.مزیت بـارز مکانیـک آسـیب در مقایسـه بـا مکانیـک شکسـتکلاسیک، وابستگی پارامترهای مـدل بـه مـاده مـورد بررسـی و استقلال آنها از هندسه مدل و بارگذاری است. مدلهای مکانیک آسیب، امکان ارزیابی آسیب را در هر نقطه سازه، بـدون توجـه به هندسـه مـدل و بارگـذاری اعمـالی بـر آن، بـهشـرط آن کـه مکانیزم رشد آسیب و میدان تنش- کرنش مشخص باشد، مهیـامیسازد [۱].
در سـال ۲۰۰۱ مـیلادی جینـگ و همکـاران، از یـک مـدل غیــرخطــی برمبنــای مکانیــک آســیب جهــت مــدلســازی ترموالاستیک- پلاستیک- آسیب برای خسـتگی کـم چرخـه دریک روتور توربین بخار استفاده کردنـد. آنهـا نتـایج حاصـل ازمکانیک آسیب خطی و غیرخطی را مقایسه و امتیـازات ایـن دوروش را برجســته نمودنــد [۳]. در ســال ۲۰۰6 رینالــدی و همکاران، آسیب خستگی و پراکندگی عمر را با درنظـر گـرفتنیک شبکه گسسته دوبعدی از فنرهای الاسـتیک خطـی بـا یـکتوزیع نرمال از استحکام استاتیکی مورد مطالعه قرار دادند. مدل آنها رفتار خستگی را با استفاده از معـادلات باسـکوین و مـاینربیان میکند [۴]. در سال ۲۰۰۷ دزمورات و همکاران، مدلی بـر پایه مدل شکست دو مقیاسی لمتر [۵] برای خسـتگی پرچرخـهپیشنهاد کردند. ایده اصلی در مدل دزمـورات ، تبـدیل معـادلاتدیفرانسیل رشد آسیب از حالت ضمنی به حالـت صـریح بـود.ایشان بدون استفاده از روش نیوتـون – رفسـ ون، حـل صـریحیبرای معادلات رشد آسیب ارائه کرده و توانایی حل مسائل غیـرهمدما را نیز به مدل پیشنهادی لمتر افزودند [6]. در سـال ۲۰۱۲ مشایخی مدل دزمورات را برای تحلیل خسـتگی محـور اصـلیگرداننده پره هاییک بالگرد پیادهسازی نمود [۷]. در سـال ۲۰۱۰ بوگارد و همکاران، یک الگوریتم عددی را برای انتگـرال گیـریصریح از مدل آسیب خستگی شابوش- لمتر همراه با معـادلاتساختاری الاستیک- پلاستیک با کار سـختی هـای سـینماتیک وهمسان گسترش داده و مدل عددی ارائـ ه شـده را در نـرمافـزار آباکوس/صریح همراه با شبکهبندی مجدد تطبیقـی پیـادهسـازیکردند [۸]. در سال ۲۰۱۲ ژانگ و همکارن، موفق شـدند مـدلشابوش- لمتر را در حالت الاستیک- آسیب برای خستگی ساده و سایشی با انتگـرال گیـری ضـمنی از معادلـه رشـد آسـیب درنرمافزار آباکوس/استاندارد پیادهسازی کنند [۹].
در تحقیـق حاضـر از م دل آسـیب ش ابوش- لمتـر ب رای پیشبینی شکست قطعات تحت بارگـذاری خسـتگی پرچرخـهاستفاده میشود. رشد آسیب خسـتگی در ایـن مـدل بـرحسـبتنشهای بیشینه و کمینه در هر چرخـه بیـان مـیشـود. جهـتپیادهسازی این مدل یک الگوریتم کـارآ بـهروش ضـمنی بـرایانتگرالگیری ارائه شده و برای کاهش زمان حل از روش پـرشدر چرخهها سـود بـرده مـی شـود. در بخـش (۲) مـدل آسـیبشابوش- لمتر معرفی و معادلات حـاکم بـر آن بیـان مـیشـود.
ســپس در بخــش ( ۳) معــادلات ســاختاری بــه روش ضــمنی انتگرالگیری شده و بهصـورت یـک زیربرنامـه مـاده کـاربر درنرمافزار آباکوس/استاندارد پیادهسازی عـددی مـیگـردد. روشپرش در چرخهها، جهت کاهش زمان حل محاسبات در بخـش(۴) ارائه میشود. در بخش (۵) بارگذاری خستگی با استفاده از یک زیربرنامه دامنه کاربر شـبیه سـازی مـیشـود. بـرای راسـتیآزمایی زیربرنامههای تدوین شده، یک نمونه شـیاردارV شـکلتحت بارگذاری خستگی با نسبت تنشهای متفاوت قرار گرفتـهو عمر آن با نتایج تجربی و سایر روشها مقایسـه مـیشـود. درپایان بهعنوان مطالعـه مـوردی بـرای نشـان دادن توانـایی مـدلالگوریتم عددی، اسپیندل روتور اصلی پره هاییک بالگرد تحـتبارگذاری خستگی متغیر قرار گرفته و گسـیختگی آن بـا نمونـهتجربی مقایسه میگردد.

٢- مدل آسیب خستگی شابوش- لمتر
شکل کلی معادله رشد آسیب خستگی بر مبنای مکانیک آسـیبپیوسته بهصورت زیر بیان میشود:

ND  f(D, ) (۱)
که در آن D متغیر آسیب، N تعداد چرخههـا وσ تـنش اعمـالیاست. این رابطه برای اولـین بـار در سـال ۱۹۷۴توسـط شـابوشپیشنهاد شد [۱۰]. در سال ۱۹۷۹ لمتر و پلامتری رابطه شابوش را اصلاح نمودند [۱۱]. در سال ۱۹۸۸ شابوش رابطه پیشنهادی خود را نیز ارتقاء بخشید [۱۲]. مدلهای دیگری نیز بر مبنای مکانیـکآسیب پیوسته پس از مدل شابوش گسترش یافتـه انـد کـه از آنهـامیتوان به مدل لمتر [۱۳]، مدل وانگ [۱۴]، مدل وانگ-لـ و [۱۵] و مدل لی و همکاران [۱6] اشاره کرد. تمایز اصلی مدلهای فوق با مدل شابوش، در پارامترهای وابسته به ماده است.
مدلهای رشد آسیب خستگی فـوق، همگـی بـرای حالـتتکمحوره بیان شدهانـد. در سـال ۱۹۹۰ شـابوش و لمتـر مـدلاصلاح شده شابوش را برای حالت چندمحوره بـه صـورت زیـرتوسعه 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