∆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- یک نمونه از رشد ترک خستگی در اتصال برشی- کششی نقطه جوش

که در آن ′σf ضریب خستگی،b نمای استحکام خستگی وE مدول الاستیسیتهاند. رابطهی بینNi و دامنه کرنش پلاستیک2

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

که در آن ′εf ضریب شکل پذیری خستگی و c نمای شکل پذیری خستگی اند. با ترکیب معادلات (۱) و (۲) معادله منحنی عمر-کرنش به صورت زیر در خواهد آمد:
16611585574

∆ε2 = σEf′ (2Ni )b + εf′ (2Ni )c (۳) .دامنـه کـرنش کـل اسـت ∆ε = ∆ε + ∆εep ،در ا ین معادلـه
مارو[۱۹] زمان ی که تنش میـانگین نیـز در نظـر گرفتـه شـود،معادله زیر را پیشنهاد داد:
(۴) ∆ε2 = σ −σf′ E m (2Ni )b + εf′ (2Ni )c

این معادله بیان م یکند که تأثیر تنش میانگینσm را میتـوانبا تصح یح قـسمت الاسـتیک منحنـی عمـر – کـرنش، در نظـرگرفت. عواملی که عمـر خـستگی اتـصالات نقطـه جـوش راتحت تأث یر قرار میدهند، عبارت اند از: ضـریب تمرکـز تـنش،تـنش اهـ ی پـسماند، ویژگـی اهـ ی مـاده، پارامترهـا ی فراینـد جوشکاری (زمـان جوشـکاری، جر یـان الکتر ی کـی و ن یـروی فشردگی الکتـرود) و ک یفیـ ت جـوش (انـدازه ناگـت جـوش،فاصله صفحات، نفوذ، تورفتگی و غیره). از بـین عوامـل ذکـرشده، فاکتور کاهش مقاومت خستگی و شـعاع فـاق تـأثیرات بسیار مهم ی بر روی عمر خستگی اتصالات نقطه جوش دارندو نیازمنـد مطالعـه بیـشترند. اآقـ ی ادیـب و همکـارانش[۲۳] تخمین عمر خستگی اتصالات نقطهجوش را برا ی هندسههای مختلف، با در نظر گرفتن شکاف بین صفحات اتـصالی مـوردبررسی قرار دادند. آن ها به منظور بهدسـت آوردن تـنش هـای مؤثر، فاصله مؤثر و فاکتور کاهش مقاومت فاق، توزیع تنش را در امتداد خط گسترش ترک که از نقطـه حـساس بـه شـروعترک در امتداد ضخامت و عمود بر جهت بارگذار ی بود، رسمکردند. اما نتایج مورفولوژی رشد تـرک در اتـصالات برشـی-کششی نقطه جوش نشان داده است که رشد ترک دقیقﹰا عمـودبر امتداد بارگذاری انجام نمیگیرد، و زاویه ۷۵ درجه با امتداد بارگذاری میسازد[۲۴]. یک نمونه از رشد تـرک خـستگی دراتصال برش ی-کششی نقطه جوش در شکل(۱) نشان داده شدهاست. شعاع فاق یا فاصله صفحات یکی از مهم تـرین عوامـلمؤثر بر عمر خستگی، به خصوص برا ی اتصال با یـک نقطـه-جوش است [۲۳و۲۴]. مقادیر مختلف فاصـله بـین صـفحاتباعث ا یجاد توز یع تنش متفـاوت در مجـاورت ر یـشه نقطـه-جوش شده، در نتیجه عمر خستگی اتـصا لات نقطـه جـوش راتغییر م یدهد. اگرچه فاصله زیاد بین صفحات باعـث افـزایش مقدار تنش در ریشه فاق به علت تأثیر خمشی م یشـود ، ولـی همان طور که در این تحق یق نشان داده خواهـد شـد، ا یـن امـرباعث کاهش تنش م یـانگین و محـدوده کـرنش در طـی یـک مرحله کامل بارگذاری و بـاربرداری مـی شـود. فواصـل زیـ اد همچنین م یتواند مقاد یر فاکتور کـاهش مقاومـت فـاق را کـهیکی از عوامل بسیار مهم در بررسی عمر خـستگی اتـصالاتاست را کاهش دهد، در حالی که تنشها به علت افزایش اثـرخمشی افزا یش مییابند. قابل ذکر اسـت کـه فواصـل شـکافبسیار کوچک (در حدود صفر) بین صفحات، مقادیر تـنش رابه علت ضریب تمرکز تنش بـالا، افـزایش مـیدهـد . در ا یـ ن مورد، شکاف به عنوان یک ترک بسیار تند عمل میکند، ولـی از اثرات خمش میتوان صرف نظر کرد.

شکل ۲- توزیع تنش الاستیک– پلاستیک و گرادیان تنش نسبی در نمودار لگاریتمی برای ریشه فاق [۲۱].

هدف از تحقیق موجود ارائه اطلاعات کامـل دربـارهتأثیر شعاع فاق و در نتیجه اثرات تمرکز تـنش بـر روی مقاومت خـستگی اتـصالات نقطـهجـوش اسـت . بـدین منظور، اتصالات ی با مقادیر مختلـف شـعاع فـاق در نظـرگرفته شده، و فاکتورهای کاهش مقاومت خستگی تع یین شده است. از روش حجمی برای بررس ی عمـر خـستگی اتصالات استفاده شده است.

۲- پیش زمینه ی نظریه
مق ادیر ت نش موض ع ی ف اقه ا در اث ر ض ریب تمرک ز تنشKt ، در مقایسه با تنشهای م یانگین اسم ی بزرگتر ند این افزایش تنش برای شکست خستگی بس یار مضر است، ولی به ص ورت م ستقیم مح دوده ت نش را در خ ستگ ی م شخص نمیکند. بنابراین با ید کاهش مقاومت خستگی تعر یـ ف شـود.
در این تحق یق، فاکتور کاهش مقاومت خستگی بر مبنای روشحجمی پیشنهاد شده توسط پلاو ینیج[۲۵] تعیـی ن شـده اسـت .
روش حجمی ۵ روش ی برای مطالعه رفتار خـستگی در اطـراففـاقهاسـت. اسـاس ایـن روش در ایـن اسـت کـه شکـست خستگی در فاق نیازمند وجود حجم فیزیکی بـرای بـه وقـوعپیوستن اسـت . ایـ ن روش بـه یـ ک مع یـ ار پ یـدایش تـرک دوپارامتری، یعنی تنش مؤثر۶ و فاصله ی مؤثر۷، منجـر مـیشـود . فاصلهی مؤثر به یک نقطه خاص از توزیـ ع تـنش الاسـتیک-پلاستیک که در نمودار لگاریتمی رسم شده، مربوط مـیشـود .
تنش م ؤثر به یک مقدار میانگین در محدودهی فاصـلهی مـؤثرکه در آن اثرات فاصله و گرادیان نسبی تنش بـ ه صـورت تـابعوزنی لحاظ شده مربوط م یشـود . در روش حجمـی فـاکتورکاهش مقاومت فاق، با اعمال خواص مکانیکی و مشخـصاتهندسی مربوطه با استفاده از تحلیل اجزای محـدود غی رخطـی محاسبه م یشود. محاسبه فاکتور کاهش مقاومت فاق و استفادهاز منحن ی مرجع ۸ (منحنی خستگ ی نمونه بدون فاق) منجـر بـهمنحنی خستگ ی نمونه فاقدار در نمودار خستگی میشود. یـ ک نمونه از توزیع تنش الاستیک-پلاستیک و گرادیان نسب ی تنشدر نزد یکی فاق در نمـودار لگـاریتمی شـکل (۲) آورده شـده است.
توزیع تنش باز کننده ترک۹ خستگی σyy (x) در نزدیکـیریشه فاق مقدار ماکزیممσmax را داشته و با فاصله گرفتن ازریشه فاق کاهش مییابد. توزیع تنش در نمودار لگاریتمی سهناحیه خاص را نشان مـیدهـد کـه هـر یـ ک از ایـ ن نـواحی وی ژگیهای خاص خـود را دارنـد کـه در ادامـه توضـیح دادهمی شود. مقدار ماکزیمم تنش و فاصله مربوط به آن در ناحیه I قابل تشخیص است. مشخصه مهم این ناحیه وجود مـاکزیمممقدار تنش در توزیع الاستیک-پلاستیک اسـت کـه از تحلیـلاجزای محدود الاستیک-پلاستیک به دسـت آمـده، اسـت. درناحیه II مقدار تنش کاهش پیداکرده و در نهایت توزیع تـنشبه یک مقدار تنش مؤثرσeff منتهی میشود. تنش مؤثر، اولیننقطه ناحیهIII است و فاصله مربـوط بـه آن یعنـی فاصـلهی مؤثر برای پیشبینی عمر خستگی و ناحیه پلاسـتیک مـؤثر درمجاورت ریشه فاق مـورد اسـتفاده قـرار مـیگیـرد . در روشحجمی ضریب خستگی فاق و گرادیان تنش نـسبی از معادلـهزیر 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 گرادیان نسبی تنش است که بهصورت زیر

ترک

مسیر
ترک

کننده

باز

تنش
eff
x
)
(
x
yy
σ
χ
max
σ
eff
σ

ترک


پاسخ دهید