تعداد نشریات | 44 |
تعداد شمارهها | 1,303 |
تعداد مقالات | 16,020 |
تعداد مشاهده مقاله | 52,486,932 |
تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 15,213,934 |
بررسی رفتار نمونه های Al1050 تحت فرایند اتوفرتاژ به روش المان محدود و تجربی | ||
مهندسی مکانیک دانشگاه تبریز | ||
مقاله 13، دوره 51، شماره 3 - شماره پیاپی 96، آبان 1400، صفحه 109-117 اصل مقاله (542.35 K) | ||
نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
شناسه دیجیتال (DOI): 10.22034/jmeut.2021.11027 | ||
نویسندگان | ||
حامد صفی خانلو1؛ مهدی احمدی نجف آبادی* 2؛ سجاد علی میرزایی3 | ||
1دانشجوی کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران، ایران | ||
2دانشیار، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران، ایران | ||
3دانشجوی دکتری، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران، ایران | ||
چکیده | ||
اتوفرتاژ فرایندی است که به منظور ایجاد تنشهای پسماند مفید در استوانههای جدار ضخیم تحت فشار مورد استفاده قرار میگیرد. در این روش تنشهای پسماند فشاری در سطح داخلی موجب افزایش ظرفیت بار، بهبود عملکرد عمر خستگی و کاهش شروع ترکهای خستگی میشود. فرایند اتوفرتاژ میتواند با استفاده از فشار هیدرولیکی یا مکانیکی به جداره داخلی سیلندرهای جدار ضخیم برای ایجاد تنشهای پسماند انجام شود. در این پژوهش یک مجموعه اتوفرتاژ آزمایشگاهی بر مبنای عملکرد هیدرولیکی ساخته شد و سپس نمونههای آلومینیوم 1050 در فشارهای مختلف تحت فرایند اتوفرتاژ قرار گرفت. همچنین برای ارزیابی رفتار نمونهها تحت فرایند اتوفرتاژ، نمونهها در نرمافزار المان محدود ABAQUS مدلسازی شد و برای ارزیابی صحت دادههای حاصل از روش المان محدود از کرنشسنج نصب شده بر روی نمونهها در راستای مماسی استفاده گردید. در مدلسازی المان محدود نمونهها تمامی پارامترهای تاثیرگذار بر فرایند اتوفرتاژ، همانند اصطکاک بین صفحات محفظه و نمونهها و رفتار الاستیک-پلاستیک سخت شونده نمونهها لحاظ گردید. نتایج حاصل از روش المان محدود و کرنشسنج، تطابق بسیار خوبی نسبت به هم پیدا کردند. نتایج حاصل از روش المان محدود، نشاندهنده وجود یک درصد اتوفرتاژ بهینه در هر فشار کاری میباشد. همچنین ملاحظه شد که با اعمال درصد اتوفرتاژ بهینه، میتوان بیشینه تنشهای فون میسز در نمونهها را تا حدود 27% کاهش داد. با وجود اینکه در قطعات اتوفرتاژ نشده بیشینه تنشها در جداره داخلی نمونه اتفاق میافتد، ولی با اعمال فرایند اتوفرتاژ علاوه بر کاهش بیشینه مقدار این تنشها میتوان بیشینه مقدار آنها را به سمت جداره خارجی انتقال داد و این کار از جهت اینکه اکثر ترکهای خستگی در جداره داخلی قطعه تشکیل میشوند، بسیار حائز اهمیت است. در نهایت نتایج حاصل از روش المان محدود نشان میدهد که عدم در نظرگیری پارامترهای موثر در فرایند اتوفرتاژ (اصطکاک و نیروی محوری) باعث ایجاد خطای زیادی در درصد اتوفرتاژ میشود. | ||
کلیدواژهها | ||
اتوفرتاژ؛ درصد اتوفرتاژ؛ رفتار الاستیک-پلاستیک؛ لولههای جدار ضخیم؛ المان محدود؛ حساسیت مش | ||
مراجع | ||
[1] Alegre J., Bravo P., Cuesta I., Fatigue Design of Wire-wound Pressure Vessels Using ASME-API 579 Procedure. Engineering Failure Analysis, Vol. 17, No. 4, pp. 748-759, 2010. [2] Zhao M., Wu Z., Cai H., Stress Analyses of Compound Cylinders with Interlayer Pressure after Autofrettage. International Journal of Pressure Vessels and Piping, Vol. 163, pp. 63-67, 2018. [3] Perl M., Saley T., Swage and Hydraulic Autofrettage Impact on Fracture Endurance and Fatigue Life of an Internally Cracked Smooth Gun Barrel Part I–The Effect of Overstraining. Engineering Fracture Mechanics, Vol. 182, pp. 372-385, 2017. [4] Loffredo M., Measurement and Modelling of Bauschinger Effect for Low-level Plastic Strains on AISI 4140 Steel. Procedia Structural Integrity, Vol. 8, pp. 265-275, 2018. [5] Nickel J., Baak N., Biermann D., Walther F., Influence of the Deep Hole Drilling Process and Sulphur Content on the Fatigue Strength of AISI 4140 Steel Components. Procedia CIRP, Vol. 71, pp. 209-214, 2018. [6] Farrahi G., Voyiadjis G. Z., Hoseini S., Hosseinian E., Residual Stress Analyses of Re-autofrettaged Thick-walled Tubes. International Journal of Pressure Vessels and Piping, Vol. 98, pp. 57-64, 2012. [7] Sedighi M., Jabbari A., Investigation of Residual Stresses in Thick-walled Vessels with Combination of Autofrettage and Wire-winding. International Journal of Pressure Vessels and Piping, Vol. 111, pp. 295-301, 2013. [8] Brünnet H., Lyubenova N., Müller M., Hoffmann J. E., Bähre D., Verification and Application of a New 3D Finite Element Approach to Model the Residual Stress Depth Profile after Autofrettage and Consecutive Reaming. Procedia CIRP, Vol. 13, pp. 72-77, 2014. [9] Benghalia G., Wood J., Autofrettage of Weld Clad Components. Procedia Engineering, Vol. 130, No. 2015, pp. 453-465, 2015. [10] Zare H., Darijani H., A Novel Autofrettage Method for Strengthening and Design of Thick-walled Cylinders. Materials & Design, Vol. 105, pp. 366-374, 2016. [11] Zare H., Darijani H., Strengthening and Design of the Linear Hardening Thick-walled Cylinders Using the New Method of Rotational Autofrettage. International Journal of Mechanical Sciences, Vol. 124, pp. 1-8, 2017. [12] Molaie M., Darijani H., Bahreman M., Hosseini S., Autofrettage of Nonlinear Strain-hardening Cylinders Using the Proposed Analytical Solution for Stresses. International Journal of Mechanical Sciences, Vol. 141, pp. 450-460, 2018. [13] Beghini M., Loffredo M., Monelli B. D., Bagattini A., Residual Stress Measurements in an Autofrettaged Cylinder through the Initial Strain Distribution Method. International Journal of Pressure Vessels and Piping, Vol. 168, pp. 87-93, 2018. [14] Ghajar R., Saeidi Googarchin H., Investigation of Pressure Gradient Effect on Stress Intensity Factor Variations in Autofrettaged Cracked Thick-walled Tubes Using two Dimensional Weight Function Method. Modares Mechanical Engineering, Vol. 14, No. 8, pp. 137-145, 2014. [15] Seifi R., Dejam A., Study the Effect of Autofrettaging of Functionally Graded Cylinder on the Surface Crack Parameters Using Numerical Discretizing of Stress Fields. Modares Mechanical Engineering, Vol. 15, No. 4, pp. 255-264, 2015. [16] Seifi R., Hakimi H., Evaluation of Fatigue Crack Growth due to Bending on the Autofrettaged Cylinders with External crack. Modares Mechanical Engineering, Vol. 16, No. 11, pp. 35-44, 2017. [17] Sedighi M., Jabbari A., Razeghi A., Effective Parameters on Fatigue Life of Wire-wound Autofrettaged Pressure Vessels. International Journal of Pressure Vessels and Piping, Vol. 149, pp. 66-74, 2017. [18] Perl M., Saley T., Swage and Hydraulic Autofrettage Impact on Fracture Endurance and Fatigue Life of an Internally Cracked Smooth Gun Barrel Part II–The Combined Effect of Pressure and Overstraining. Engineering Fracture Mechanics, Vol. 182, pp. 386-399, 2017. [19] Perry J., Perl M., Shneck R., Haroush S., The Influence of the Bauschinger Effect on the Yield Stress, Young’s Modulus, and Poisson’s Ratio of a Gun Barrel Steel. Journal of pressure vessel technology, Vol. 128, No. 2, pp. 179-184, 2006. | ||
آمار تعداد مشاهده مقاله: 405 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 269 |