مهرداد آقایی خفری
-
نمودار حد شکل دهی (FLD) عموما برای برآورد شکل پذیری ورق ها مورد استفاده قرار می گیرد. استخراج نمودار های حد شکل دهی به صورت تجربی، مستلزم آزمایش های دقیق، صرف زمان و هزینه زیاد است. از این رو پژوهش های متعددی در استفاده از روش های تحلیلی و نرم افزارهای المان محدود برای تعیین این نمودار ها صورت گرفته است. در این پژوهش، منحنی های حد شکل دهی برای ورق آلومینیوم AA3105 از طریق شبیه سازی آزمون ناکازیما و آزمون مارسینیاک اصلاح شده در نرم افزار آباکوس به دست آمده است. به منظور تعیین عددی نمودار های حد شکل دهی AA3105، معیار تسلیم هیل 1948، معیار تسلیم هاسفورد و مدل آسیب GTN بر پایه هاسفورد با به کارگیری روابط سخت شوندگی وس و توانی بررسی و مقایسه شدند. به دلیل پشتیبانی نکردن نرم افزار آباکوس از معیار تسلیم هاسفورد و مدل آسیب GTN بر پایه هاسفورد، زیرروال نویسی VUMAT توسعه یافته و جهت تعیین رفتار آلیاژ AA3105 مورد استفاده قرار گرفت. نتایج نشان دادند معیار هیل 1948، برای آلیاژهای آلومینیوم، اختلاف زیادی با نتایج تجربی دارد و استفاده از معیار هاسفورد و مدل آسیب GTN بر پایه هاسفورد، از تطابق خوبی با نتایج تجربی برخوردار است. همچنین به دلیل وجود حفره ها در ساختار فلزات، مدل آسیب GTN به جهت دارا بودن پارامتر کسر حجمی حفره ها، توجیه فیزیکی بیشتری نسبت به سایر معیارها دارد. همچنین آزمون مارسینیاک اصلاح شده، نسبت به آزمون ناکازیما نمودار حد شکل دهی را در کرنش های حدی پایین تر نسبت به آزمون ناکازیما پیش بینی می کند.
کلید واژگان: نمودار حد شکل دهی, معیار تسلیم ناهمسانگرد, مدل آسیب GTN, آزمون ناکازیما, آزمون مارسینیاک اصلاح شدهForming limit diagram (FLD) is a useful tool for investigation of sheet's formability for designing industrial products. Experimentally extracting FLD requires exact experimental tests, and is time consuming, and expensive. Therefore, several studies have been carried out on the usage of theoretical methods and finite element software for determining these diagram. In this study, FLD for AA3105 aluminum alloy sheet were obtained by simulating the Nakazima and modified Marciniak test in ABAQUS software. In order to numericaly determine FLD of AA3105, Hill yield criterion, Hosford yield criterion and GTN damage model based on Hosford criterion and Voce and power law hardening rules were investigated. Due to the lack of the Hosford yield criterion and the GTN damage model based on Hosford criterion in the ABAQUS software, VUMAT subroutines has been developed and used to determine the behavior of the AA3105 aluminum alloy. The results showed that the predicted FLD based on the Hill criterion, shows large deviation from experimental results. The usage of the Hosford criterion and GTN damage model for aluminum alloys showed a better correlation with experimental results. Also, due to the presence of voids in metals, the GTN damage model which is based on the void volume fraction has a greater physical justification than other yield criterion. Furthermore, by comparing numerical FLDs that obtained from Nakazima and modified Marciniak tests, it was concluded that the limit strains in modified Marciniak test is lower than the Nakazima test.
Keywords: Forming Limit Diagram, Anisotropic yield criteria, GTN damage model, Nakazima test, Modified Marciniak test -
در این پژوهش رفتار تبلور مجدد و سینتیک درشت شدن ساختار آلیاژ 7075 در حین فرایندهای ترمومکانیکی سیمای مرسوم و اصلاح شده جدید مورد بررسی قرار گرفت. فرایند سیمای مرسوم با اعمال کرنش فشاری تک محوری به میزان 55 %-10 در دمای محیط و سپس ذوب مجدد جزئی در دماها و زمان های مختلف انجام پذیرفت. فرایند سیمای اصلاح شده جدید با بکارگیری فرایند پرس-اکستروژن مکرر برای اولین بار جهت تهیه شمش نیمه جامد آلیاژ 7075 توسعه داده شد. نمونه ها ابتدا تحت سیکل های مختلف فرایند پرس- اکستروژن مکرر در دمای °C 250 و سپس تحت عملیات حرارتی نیمه جامد قرار گرفتند. نتایج مطالعات ریزساختاری مشخص نمود که در نمونه های تهیه شده توسط فرایند سیمای اصلاح شده جدید سرعت تبلور مجدد بیشتر بوده و متوسط اندازه دانه به میزان قابل توجهی کاهش و میزان کرویت دانه ها بهبود می یابد. از رابطه لیفشیتز-اسلیوزوف-واگنر (LSW) جهت مطالعه فرایند درشت شدن ریزساختار نمونه های نیمه جامد استفاده شد. نرخ درشت شدن دانه های جامد در فرایند سیمای اصلاح شده جدید در مقایسه با فرایند سیمای مرسوم به میزان قابل توجهی کندتر است.کلید واژگان: آلیاژ 7075, تبلور مجدد, نیمه جامد, فرایند سیما, سینتیک درشت شدنIn this research, recrystallization behavior and coarsening kinetics of 7075 alloy were investigated during conventional and newly modified SIMA processes. The conventional SIMA process consisted of applying 10-55% uniaxial compression strain at ambient temperature and subsequent semi-solid treatment at various temperatures and times. A new modified SIMA process was developed by introducing repetitive upsetting-extrusion (RUE) for the first time for semi-solid processing of 7075 Al alloy. Specimens of 7075 alloy were subjected to different RUE cycles at 250 °C, and then the semi-solid treatment was carried out. Microstructural studies revealed that the recrystallization rate is accelerated, the average grain size is reduced considerably and the sphericity of solid grains is improved by the newly modified SIMA process. Lifshitz-Slyozov-Wagner (LSW) theory was used to describe the coarsening process of the semi-solid slurries. Coarsening rate of the solid grains in the newly modified SIMA process was slower than the conventional SIMA process.Keywords: 7075 Alloy, Recrystallization, Semi-solid, SIMA Process, Coarsening kinetics
-
دف این مطالعه، بررسی عمر با توجه به آسیب های واردشده توسط مکانیزم های اصلی توسعه آسیب در پره های توربین و مدل کردن نحوه رشد آسیب است. برای این منظور آزمایش خستگی سیکل پایین کرنش- کنترل روی فولاد زنگ نزن مارتنزیتی 410 در حالت تمپرشده در دمای C°565 در سه محدوده کرنش 0/8، 1 و 1/5 با دمای ثابت C°500 و زمان نگهداری 15ثانیه در هر سیکل انجام شده است. اثر برهم کنش خزش- خستگی روی عمر و همچنین آسیب واردشده به پره توربین در شرایط مختلف بررسی شد. نتایج نشان داد که با تغییرات دامنه کرنش از 0/8به 1/5، عمر قطعه از 205 به 65 سیکل تغییر می کند و این در حالی بوده که سطح شکست نمونه ها نیز با هم متفاوت است. در مرحله بعد مدل کافین- مانسون اصلاح شده برای نشان دادن آسیب و تاثیر همزمان آن روی عمر قطعه بررسی شد. نتایج نشان داد که با کاهش تعداد رسوبات مرزدانه ای و تاثیر آن روی حفرات ایجادشده در قطعه، آسیب واردشده کمتر می شود و در نتیجه عمر پره توربین افزایش می یابد. آزمون های کشش دمای بالا و خستگی سیکل پایین تنش- کنترل دمای بالا نیز در حالت های تمپر مختلف، برای فولاد زنگ نزن 410 و 420 انجام گرفت و نتایج نشان داد که در شرایط یکسان افزایش دمای تمپر از 200 به C°565 باعث کاهش عمر از 2218 به 1952 سیکل شده است.کلید واژگان: عمر, آسیب, خستگی, فولاد زن گنزن, پره های توربینThe aim of this study is to investigate the life-span according to the damage caused by the main mechanisms of damage development in turbine blades and to model the growth of the damage. For this purpose, the low cycle fatigue test on martensitic 410 stainless steel was immersed in tempered glass at 565°C in three strain gauges 0.8, 1 and 1.5 with a constant temperature of 500°C and 15 seconds per cycle. The effect of creep-fatigue interaction on life and also damage to turbine blade in different conditions was investigated. The results showed that with the variation of the strain amplitude from 0.8 to 1.5, the life of the piece varies from 205 to 65 cycles and this is while the level of failure of the samples varies. In the next step, the modified Coffin-Manson model was used to indicate the damage and its simultaneous effect on the life of the piece. The results showed that decreasing the number of grain boundaries and its effect on the cavities created in the piece decreases the damage and thus the life of the turbine blade increases. High-temperature tensile tests and low-tensile fatigue-temperature control were also performed in different tempering modes for 410 and 420 steel stainless steel and The results showed that, under the same conditions, the temperature increase from 200 to 565°C resulted in a decrease in life from 2218 to 1952 cycles.Keywords: Life, Damage, Fatigue, Stainless Steel, Turbine Blades
-
در این پژوهش، تغییر شکل پلاستیک شدید آلیاژ آلومینیوم 7075 با استفاده از یک فرایند جدید و بر اساس ترکیب فرایندهای مرسوم پرس و اکستروژن مستقیم بررسی شد. در این فرایند که تحت عنوان پرس- اکستروژن مکرر نامیده می شود، نمونه های استوانه ای ابتدا تحت فرایند پرس و سپس اکستروژن در دمای 250 °C به تعداد سیکل-های مختلف قرار گرفتند. طراحی قالب با در نظر گرفتن امکان انجام هر دو فرایند پرس و اکستروژن توسط یک قالب صورت پذیرفت و فرایند به طور موفقیت آمیز به تعداد حداکثر چهار سیکل بر روی نمونه ها آزمایش شد. از روش المان محدود به منظور شبیه سازی رفتار تغییر شکل آلیاژ در حین فرایند پرس- اکستروژن مکرر استفاده شد و توزیع کرنش برای نمونه های تغییر شکل بدست آمد. نتایج شبیه سازی المان محدود مطابقت نسبتا خوبی با نتایج مشاهدات ریزساختاری نشان داد. با توجه به نتایج شبیه سازی، بیشترین میزان کرنش موثر مربوط به ناحیه مرکزی نمونه ها می باشد. رفتار تغییر شکل و الگوی سیلان نمونه ها درحین فرایند پرس- اکستروژن مکرر بر اساس نتایج تجربی و شبیه سازی بحث شد. علاوه بر این، تاثیر میزان کرنش اعمالی بر خواص مکانیکی نمونه ها مورد بررسی قرار گرفت. استحکام کششی و درصد ازدیاد طول نمونه های تغییر شکل یافته با افزایش تعداد سیکل فرایند پرس- اکستروژن مکرر افزایش پیدا کرد.کلید واژگان: تغییر شکل پلاستیک شدید, مواد فوق ریزدانه, پرس- اکستروژن مکرر, خواص مکانیکیIn this study, severe plastic deformation of 7075 aluminum alloy was investigated using a new method, based on the combination of conventional upsetting and direct extrusion. In this process, which is called repetitive upsetting-extrusion, cylindrical samples were first subjected to upsetting and were subsequently subjected to extrusion at 250 °C with various processing cycles. Die design was carried out considering the possibility of conducting both upsetting and extrusion by using a single die and the maximum of four RUE cycles were successfully performed on the samples. Finite element method was used to simulate the deformation behavior of 7075 alloy during repetitive upsetting-extrusion processing and the strain distribution was obtained for the deformed samples. The finite element simulation results correlated fairly well with the microstructural observations. Based on the simulation results, the maximum effective strain was observed at the central region of the samples. The deformation behavior and the flow pattern were discussed based on the experimental and the simulation results. In addition, the effect of applied strain on mechanical properties of processed samples was studied. Tensile strength and elongation of deformed samples increased with extending the number of repetitive upsetting-extrusion cycles.Keywords: Severe plastic deformation, ultrafine-grained materials, Repetitive Upsetting-Extrusion Process, Mechanical Properties
-
در این مقاله، اثر اضافه بار بر عمر خستگی نمونه های CT فولاد AISI 4140 بررسی شده است. پژوهش شامل دو بخش آزمون های تجربی و حل عددی مدل اجزاء محدود است. ابتدا آزمون های خستگی مطابق استاندارد E647، بدون اضافه بار انجام شد و سپس آزمون های بعدی بر روی نمونه های مشابه با اعمال اضافه بار با نسبت های 5/1 و 75/1 صورت گرفت. در بخش دوم، آزمون های رشد ترک در نرم افزار ABAQUS به صورت الاستیک-پلاستیک و بر مبنای مدل بسته شدن ترک شبیه سازی شد. اثر اضافه بار با در نظر گرفتن دو پارامتر ضریب شدت تنش موثر و انتگرال J موثر با ارائه روابطی جدید مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج آزمون های تجربی بیانگر افزایش عمر خستگی به ترتیب 24% و 46% برای اضافه بارهای 5/1 و 75/1 می باشد. مقایسه نتایج نیروی بازکننده ترک روش عددی و روش تجربی حاکی از دقت 89 درصدی در طول ترک mm5 است. مقایسه عمر خستگی به روش عددی و آزمون های تجربی رشد ترک نشان دهنده قابل اعتماد بودن شبیه سازی ها بوده که حداکثر خطای مدل ضریب شدت تنش موثر و مدل انتگرال J موثر به ترتیب 10%+ و 6%- است. مقایسه مدل ارائه شده در این پژوهش با مدل هارمن نشان داد که تعداد کمتر آزمایش های تجربی مورد نیاز از مزیتهای مدل پیشنهادی و حجم محاسباتی کمتر از مزایای مدل هارمن است.
کلید واژگان: رشد ترک خستگی, شبیه سازی اجزاء محدود, بسته شدن ترک, اضافه بارExperimental and numerical analysis of a single overload on the fatigue life of AISI 4140 CT specimens was studied. Fatigue tests were conducted on base line CT specimen under single overload ratios of 1. 5 and 1. 75. Numerical analyses were performed on 2D incorporating the stress intensity factor and the J-integral as driving force. Furthermore، ABAQUS commercial software was used to simulate elastic-plastic crack growth and crack closure. Overload-induced retardation effects on the crack growth rate are considered based on the crack closure concept. A novel model for considering pre-overload and post overload effect on the crack growth is introduced. This model is based on the effective stress intensity factor and the effective J value. Overload increases fatigue lives by factors of 1. 24 and 1. 5 for overload ratios of 1. 5 and 1. 75، respectively. Two dimensional FEM results are in good agreement with the experiment with a maximum error of 10% using stress the intensity factor based method and -6% using the J integral based method. Comparing present paper method with Harmain model indicates that this model requires fewer experiments and Harmain model requires less calculation.Keywords: fatigue crack growth, finite element simulation, crack closure, single overload -
بررسی سینتیک تبلور مجدد آلیاژهای آلومینیوم 8000AA با استفادهاز روش گرماسنجی دینامیک DSCدر این تحقیق ویژگی های تبلور مجدد آلیاژهای آلومینوم AA8011 و 8079 AA با استفاده از روش گرماسنجی دینامیک Differential Scanning calorimetry یا DSC مورد ارزیابی قرار گرفته است. تغییرات کسر تبلور مجدد یافته، سرعت استحاله و نهایتا سینتیک تبلور مجدد با توجه به نتایج گرماسنجی دینامیک و انطباق ان با معادله سینتیکی Johnson mehl averami kolmogorov ارائه گردیده است. مقایسه داده های حاصل از بررسی DSC با سایر داده های تجربی موجود در زمینه تبلور مجدد این الیاژهای سازگاری نتایج را نشان داده است.
- در این صفحه نام مورد نظر در اسامی نویسندگان مقالات جستجو میشود. ممکن است نتایج شامل مطالب نویسندگان هم نام و حتی در رشتههای مختلف باشد.
- همه مقالات ترجمه فارسی یا انگلیسی ندارند پس ممکن است مقالاتی باشند که نام نویسنده مورد نظر شما به صورت معادل فارسی یا انگلیسی آن درج شده باشد. در صفحه جستجوی پیشرفته میتوانید همزمان نام فارسی و انگلیسی نویسنده را درج نمایید.
- در صورتی که میخواهید جستجو را با شرایط متفاوت تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مطالب نشریات مراجعه کنید.