به جمع مشترکان مگیران بپیوندید!

تنها با پرداخت 70 هزارتومان حق اشتراک سالانه به متن مقالات دسترسی داشته باشید و 100 مقاله را بدون هزینه دیگری دریافت کنید.

برای پرداخت حق اشتراک اگر عضو هستید وارد شوید در غیر این صورت حساب کاربری جدید ایجاد کنید

عضویت

جستجوی مقالات مرتبط با کلیدواژه « constitutive equations » در نشریات گروه « فنی و مهندسی »

  • مریم مرکباتی*، محمدجواد کریمیان، حسن بدری

    هدف از پژوهش حاضر، بررسی رفتار کار داغ سوپرآلیاژ پایه کبالت نیکل نسل جدید با ترکیب شیمیایی Co-22.8Ni-3.4Al-8Cr-17.1W-1.5Ti-2.8Ta-1.5Nb-1.5Mo-0.06C-0.02B(%wt) به واسطه انجام آزمایش فشار، ارایه معادله بنیادی و نقشه فرایند تغییر شکل و تعیین مناطق امن و نا امن تغییر شکل است. در این راستا آزمایش فشار داغ در محدوده دمایی1200-1050 درجه سانتیگراد، با گام50 درجه سانتیگراد و نرخ های کرنش 1/0 ، 01/0 و 001/0  بر ثانیه تا کرنش 7/0 انجام شد. ارزیابی معادلات بنیادی حاکم بر فرایند تغییر شکل داغ سوپرآلیاژ، نشان داد که مدل ارایه شده براساس معادله سینوس هایپربولیک، نتایج تجربی را با دقت قابل قبولی پیش بینی می نماید. با استفاده از معادله اشاره شده، انرژی فعال سازی تغییر شکل داغ آلیاژ مورد بررسی در پژوهش حاضر، 497 کیلو ژول بر مول بدست آمد. بر اساس نقشه فرآیند ترسیم شده برای آلیاژ مورد بررسی در پژوهش حاضر در کرنش 4/0، یک منطقه ناپایداری در دمای  1050 درجه سانتیگراد و نرخ کرنش 01/0 بر ثانیه مشاهده شد. این درحالی است که با افزایش دمای تغییرشکل، گستره و شدت منطقه ناپایداری کاهش یافت. با توجه به نتایج حاصل از نقشه فرایند و معادلات بنیادی، شرایط بهینه تغییر شکل آلیاژ مورد بررسی در محدوده دمایی 1150 درجه سانتیگراد تا 1200 درجه سانتیگراد و نرخ کرنش 1/0 برثانیه و محدوده دمایی 1100 درجه سانتیگراد تا 1200 درجه سانتیگراد و نرخ کرنش های 01/0 بر ثانیه تا 001/0 بر ثانیه با حداکثر بازده مصرف انرژی 45 درصد تعیین شد.

    کلید واژگان: سوپرآلیاژ نسل جدید پایه کبالت نیکل, آزمایش فشار داغ, معادلات بنیادی, نقشه فرایند تغییر شکل}
    Maryam Morakabati*, MohammadJavad Karimian, Hassan Badri

    The purpose of this research is to investigate the hot working behavior of the cobalt-nickel base superalloy with the chemical composition of Co-22.8Ni-3.4Al-8Cr-17.1W-1.5Ti-2.8Ta-1.5Nb-1.5Mo-0.06C-0.02B (%wt) by performing compression test, providing the constitutive equation and deformation procssing map and determining the safe and unsafe regions of deformation. In this regard, the hot compression test was performed in the temperature range of 1050-1200 degrees Celsius, with a step of 50 degrees Celsius and strain rates of 0.1, 0.01 and 0.001/s up to a strain of 0.7. The evaluation of the constitutive equations governing the hot deformation process of the superalloy showed that the presented model based on the hyperbolic sine equation predicts the experimental results with acceptable accuracy. Using the mentioned equation, the hot deformation activation energy of the investigated alloy in the present study was obtained as 497 kJ/mol. Based on the process in map drawn for the investigated alloy in the present study, at a strain of 0.4, an instability region was observed at a temperature of 1050 degrees Celsius and a strain rate of 0.01 1/s. the extent and intensity of instability region decreased with the increase in deformation temperature. According to the results of the processing map and the constitutive equations, the optimal conditions of deformation of the investigated alloy are in the temperature range of 1150  to 1200  and the strain rate of 0.1 1/s and the temperature range of 1100  to   1200 and the strain rate of 0.1 to 0.001 the peak efficiency of  45% energy consumption.

    Keywords: new generation cobalt-nickel base superalloy, hot compression test, constitutive equations, deformation processing map}
  • H. Schulz *
    A second order differential equation for the energy dissipation rate of turbulence is presented. The derivation procedure is explained. The obtained governing equation is a Euler equation, which integration naturally conduces to power laws for the energy dissipation rate as a function of the wavenumber, a result that is extended to the energy spectrum of turbulence. Power laws are obtained for the cases of two equal and two different real roots. For the case of two conjugate complex roots, the solution is a sum of sine and cosine functions of the normal logarithm of the wavenumber. The differential equation accrues from a more basic equation obtained through thermodynamic-type steps that joint part of already consolidated empirical and semi-empirical information on turbulence existing in the literature, and is formally analogue to the Thermodynamics equation of thermal radiation. It is also shown that parameters of turbulence like length and velocity scales may be related to this formulation.
    Keywords: Turbulence spectra, Thermodynamic analogy, Euler differential equation, Empirical laws, Constitutive equations}
  • علی سنبلی*، فردین نعمت زاده، علی مژگانی، علیرضا نوری

    فولاد زنگ نزن دوفازی 2205 به دلیل مقاومت به خوردگی عالی همراه با خواص مکانیکی فوق العاده و کاربرد فراوان آن در صنایع مختلف در گستره ی دمایی متفاوت، بسیار مورد توجه است و می تواند جایگزین مناسبی برای فولادهای زنگ نزن آستنیتی یا فریتی باشد. در پژوهش حاضر، آزمایش فشار داغ جهت شناخت رفتار کار داغ و گرم آلیاژ 2205 و تاثیر پارامتر های دما، نرخ کرنش و کرنش بر تنش سیلان آن انجام گرفت. نمونه های استوانه ای شکل به قطر mm8 و ارتفاع mm12 در دماهای 600، 700، 800، 900، 1000، C1100 و نرخ کرنش های 3/0، 1/0، 01/0، 1-s 001/0 تا کرنش 6/0 تغییر شکل داده شدند. از معادلات ساختاری در جهت پیش بینی رفتار مکانیکی و آنالیز تنش سیلان این فولاد به کار گرفته شد و در نهایت از مدل اصلاح شده دینامیکی مواد و نقشه های ضریب حساسیت به نرخ کرنش (m) برای نشان دادن محدوده ی دما و نرخ کرنش ایده آل برای کار داغ و گرم این آلیاژ مورد استفاده قرارگرفت. نقشه های ضریب حساسیت به نرخ کرنش (m) نشان داد پایداری کار داغ و گرم فولاد زنگ نزن دوفازی 2205 در سه ناحیه با دمای C800 و نرخ کرنش 1-s 3/0، دمای C1050 و نرخ کرنش 1-s 001/0 و دمای C1050 و نرخ کرنش 1-s 3/0 است.

    کلید واژگان: فولاد زنگ نزن دوفازی 2205, معادلات ساختاری, مدل اصلاح شده دینامیکی مواد, نقشه ضریب حساسیت به نرخ کرنش, کار داغ و گرم}
    Ali Sonboli *, Fardin Nematzadeh, Ali Mojgani, Alireza Nouri

    Duplex stainless steel 2205, famous for its excellent combination of high corrosion resistance and good mechanical properties, is widely used in the industrial fields in different temperature ranges, and can be a suitable alternative to austenitic or ferritic stainless steels. In the present study, the hot compression tests were performed to identify the hot and warm working behavior of duplex 2205 stainless steel and the effect of temperature, strain rate and strain parameters on its flow stress. Cylindrical specimens with a diameter of 8 mm and a height of 12 mm at temperatures of 600, 700, 800, 900, 1000, 1100 °C and strain rates of 0.3, 0.1, 0.01, 0.001 s-1 were compressed to a strain of 0.6. The constitutive equations were used to predict the mechanical behavior and flow stress analysis of this steel, and finally the modified dynamic materials model and strain rate sensitivity(m) maps were used to indicate the best temperature and strain rate ranges for hot and warm working of this alloy. The strain rate sensitivity(m) maps showed the hot and warm stable workability of duplex 2205 stainless steel is in three domains with 800 °C temperature and 0.3 s-1 strain rate, 1050 ˚C temperature and 0.001 s-1 strain rate and 1050 ˚C temperature and 0.001 s-1 strain rate.

    Keywords: Duplex stainless steel 2205, Constitutive equations, Modified dynamic materials model, Strain-rate sensitivity coefficient map, Hot, warm working}
  • احسان الله یاری، مسعود عسگری*

    هدف از ارایه این مقاله، بررسی و توسعه روابط ساختاری حاکم بر الاستومرهای دی الکتریک تقویت شده با الیاف با استفاده از نرم افزار المان محدود است زیرا الاستومرهای دی الکتریک دسته ای از مواد هستند که در صورت قرارگیری در میدان الکتریکی، با تغییرشکل همراه می شوند. در نتیجه با توجه به این ویژگی و کاربرد گسترده در عضلات مصنوعی بررسی رفتار آن ها بسیار حایز اهمیت است. در گام اول به توسعه و محاسبات مقادیر تنش با استفاده از ناپایاها پرداخته می شود. در ادامه با توجه به غیرخطی بودن رفتار ماده نیاز است تا مدول مماسی که یکی از اجزای بسیار مهم در تحلیل مدل المان محدود است محاسبه شود. در نهایت با توجه به نتایج مشاهده می شود که تاثیر زاویه جهت گیری الیاف بر روی مقادیر تنش غیرقابل انکار است. اینکه چگونه با افزایش زاویه جهت گیری الیاف، میزان خمش ماده ناهمسانگرد افزایش پیدا خواهد کرد. همچنین افزایش ولتاژ اعمالی بدون توجه به هر نوع جهت گیری الیاف، با افزایش میزان تنش کرشهف در راستای نشان داده شده در شکل همراه است.

    کلید واژگان: الاستومر دی الکتریک, الیاف, روابط ساختاری, ناهمسانگردی, ولتاژ}
    Ehsan Allahyari, Masuod Asgari *

    The purpose of this paper is to investigate and develop the constitutive equation governing fiber-reinforced dielectric elastomers using finite element software because dielectric elastomers are a class of materials that undergo deformation when subjected to an electric field. As a result, due to this feature and widespread use in artificial muscles, it is very important to study their behavior. In the first step, the stress values are developed and calculated using invariants. Next, due to the nonlinearity of the material behavior, it is necessary to calculate the tangential modulus, which is one of the most important components in the analysis of the finite element model. Finally, according to the results, it is observed that the effect of fiber orientation angle on stress values is inevitable. How the anisotropic material bending rate will increase as the fiber orientation angle increases. Also, increasing the applied voltage, regardless of any orientation of the fibers, is associated with increasing the Kirchhoff stress in the direction shown in the figure.

    Keywords: Dielectric elastomer, Fibers, Constitutive equations, anisotropy, Voltage}
  • غلامرضا باغبان گل پسند، مسعود فرزام*، سیامک سلیمانی شیشوان

    بتن یکی از پرکاربردترین مصالح ساختمانی در جهان به شمار می آید و استفاده از بتن الیافی(FRC) در سازه ها برای افزایش مقاومت کششی و بهبود رفتار آن، در دهه های اخیر توسعه زیادی یافته است. برای بررسی عددی رفتار FRC، باید معادلات ساختاری آن تعیین گردد. این معادلات بایستی شامل روابطی جهت اعمال اثرات الیاف در رفتار FRC باشد. در این تحقیق، رفتار بتن های با الیاف فولادی (SFRC) حاوی مقادیر متفاوت الیاف، تحت فشار سه محوری با مقادیر فشار محصور کننده متفاوت، به دو صورت تجربی و عددی، بررسی می شود. در آزمایش های سه محوری از سلول هوک استفاده می گردد. در بررسی عددی، معادلات ساختاری با معیار گسیختگی پنج پارامتری ویلیام- وارنکه (W-W)، تابع سخت شدگی و نرم شدگی ایزوتروپیک و پلاستیسیته غیر همبسته استفاده شده و برای انتگرال گیری از معادلات ساختاری، روش انتگرال گیری گامک به کار می رود. برای اعمال اثر الیاف بر سطح تسلیم، ضریب Kt با استفاده از نتایج آزمایش های دومحوری روی نمونه های SFRC تعیین می شود. معادلات ساختاری با استفاده از سابروتین UMAT در نرم افزار ABAQUS کد نویسی شده و نمونه های آزمایشگاهی مدل سازی می شوند. مقایسه نتایج به دست آمده از مدل سازی عددی به صورت منحنی تنش-کرنش و مقاومت حداکثر نمونه های SFRC با نتایج آزمایشگاهی انطباق قابل قبولی را نشان می دهد. در نهایت با توجه به انطباق نتایج عددی و آزمایشگاهی، نتیجه گرفته شد که می توان با اطمینان قابل قبولی از مدل عددی برای پیش بینی رفتار نمونه های SFRC استفاده کرد.

    کلید واژگان: بتن با الیاف فولادی(SFRC), معادلات ساختاری, آزمایش های فشار سه محوری, روش انتگرال گیری گامک, پلاستیسیته غیر همبسته}
    Gholamreza Baghban Golpasand, Masoud Farzam *, Siamak Soleymani Shishvan

    Concrete is one of the most widely used building materials in the world and the use of fiber-reinforced concrete (FRC) in structures, to increase its tensile strength and improve its behavior, has been extensively developed in recent decades. It is necessary to determine the constitutive equations of FRCs when the numerical investigation of the behavior of them is running. These equations should be including relations to handle the effect of steel fibers on the behavior of FRC. In this study, the behavior of FRCs with a different percent of steel fiber under triaxial compression, with different values of confining pressure, is experimentally and numerically investigated. Hoek cell is used in triaxial tests. In the numerical simulation, five-parametric constitutive equations with Willam-Warnke (W-W) failure criterion, isotropic hardening/softening function and non-associated plasticity was used and substepping integration method was carried out for integration of constitutive equations. For applying the effect of steel fibers on the failure surface, Kt coefficient was determined from the results of biaxial experimental tests on SFRCs. The constitutive equations are implemented with UMAT subroutine in ABAQUS and specimens are simulated in ABAQUS. By the comparison of the experimental (maximum strength) results and the numerical (stress-strain curve) results, an acceptable agreement was seen between them. Finally, based on the consistency between experimental and numerical results, it was concluded that the numerical model can be used, with enough confidence, to predict the behavior of SFRCs specimens.

    Keywords: Steel fiber reinforced concrete (SFRC), Constitutive equations, Triaxial Test, Substepping integration, non-associated plasticity}
  • مسعود رخش خورشید*

    معادله جامع جانسون-کوک یکی از مشهورترین معادالت جامعی است که تاکنون برای مدل کردن منحنیهای سیلان مواد مختلف توسعه داده شده است. این معادله یکی از مدلهای پیش فرض در نرم افزارهای تجاری اجزاء محدود برای توصیف رفتار مواد در کاربردهایی نظیر شبیه سازی فرآیندهای تولید است. در این مطالعه، دو روش بهینه یابی مبتنی بر الگوریتم ژنتیک متفاوت آزاد و مقید برای پیدا کردن ثابتهای معادله جامع جانسون-کوک پیشنهاد شده است. از روش های پیشنهادی برای انطباق معادله جامع جانسون-کوک بر منحنیهای سیلان تجربی فوالد خط لوله X65 API استفاده شده است. بر مبنای ثابتهای بهدست آمده، عملکرد روش های پیشنهادی با یکدیگر و با روش معمولی بهدست آوردن ثابتهای معادله جانسون-کوک مقایسه شد. از معیار ریشه میانگین مربعات خطا برای ارزیابی و مقایسه عملکرد روش های مورد مطالعه استفاده شد. با توجه به نتایج بهدست آمده معین گردید که روش پیشنهادی بهینه یابی مبتنی بر الگوریتم ژنتیک آزاد با ریشه میانگین مربعات خطای برابر MPa 2/7 بهترین عملکرد را دارد؛ در حالی که، روش معمولی تعیین ثابتهای معادله جانسون-کوک بدترین عملکرد را دارد.

    کلید واژگان: الگوریتم ژنتیک, تغییر شکل گرم, تنش سیلان, معادلات جامع, معادله جانسون-کوک, فولاد خط لوله A}
    M. Rakhshkhorshid*

    Johnson-Cook constitutive equation is one of the most famous constitutive equations that have ever been developed to model the hot deformation flow curves of different materials. This equation is a predefined model in the traditional finite element codes to describe the material behavior in applications such as simulating the manufacturing processes. In this work, two different genetic algorithm-based (GA) optimization procedures, referred to as free and constrained optimization procedures, were proposed to find the constants of the Johnson-Cook constitutive equation. The proposed procedures were applied to fit the Johnson-Cook constitutive equation on the experimental flow curves of API X65 pipeline steel. According to the obtained constants, the modeling performances of the proposed procedures were compared with each other and with the modeling performance of the conventional procedure of finding the constants of the Johnson-Cook equation. Root mean square error (RMSE) criterion was used to asses and to compare the performances of the examined procedures. According to the obtained results, it was determined that the proposed free GA based optimization procedure with the RMSE value of 7.2 MPa had the best performance, while the performance of the conventional procedure was the worst.

    Keywords: Genetic Algorithm, Hot deformation, Flow stress, Constitutive equations, Johnson-Cook equation, API X65 pipeline steel}
  • فرید وکیلی تهامی*، محمدرضا خوشروان، تئودور هنری اسمیت، اکبر رسولیان

    دیسک های بین مهره ای از مهم ترین بافت های موجود در بدن بوده و انعطاف پذیری لازم را به ستون فقرات به هنگام فعالیت های روزمره می دهند. با توجه به ساختار لایه ای بخش انیولس فایبرسس که بخش مرکزی نوکلیس پالپسس را احاطه می کند این احتمال وجود دارد که این بخش از دیسک در برابر بارهای اعمالی، رفتاری ناهمسانگرد از خود نشان دهد. از این رو در پژوهش حاضر به منظور بررسی اثر ناهمسانگردی نمونه های این بافت در سه جهت محوری، شعاعی و پیرامونی، تحت آزمایش تجربی واهلش از نوع فشاری در شرایط فشار محدودشده قرار گرفتند. به منظور تعیین مقادیر تجربی برای ویژگی های مکانیکی نفوذپذیری و مدول تجمعی به عنوان ثوابت ماده، منحنی های حاصل از آزمایش های تجربی در هر سه جهت با معادله اساسی تئوری دوفازی در واهلش برازش شدند. نتایج به دست آمده برای هر دو ویژگی نفوذپذیری و مدول تجمعی در سه جهت، به یکدیگر نزدیک بود که از رفتار همسانگرد بافت انیولس فایبرسس در بارگذاری فشاری حکایت دارد.

    کلید واژگان: دیسک بین مهره ای, آزمایش فشار محدودشده, اثر ناهمسانگردی, نفوذپذیری, مدول تجمعی, معادلات اساسی}
    F. Vakili Tahami*, M. Khoshravan, T. H. Smit, A. Rasoulian

    The intervertebral discs are of the most important body tissues that provides the required flexibility for the spine during daily activities. Due to the lamellar structure of the Annulus Fibrosus, that surrounds the central part of Nucleus Pulposus, it may show anisotropic behavior in carrying the applied loads. Therefore, this aspect was investigated using the experimental data that were obtained by confined compression relaxation tests on samples in three different directions: Axial, radial and circumferential. To obtain the experimental values of the permeability and aggregate modulus as material parameters, test data in three directions were fit to the constitutive equations that were based on the biphasic relaxation model. The results for the permeability and aggregate modulus in three directions show that the material parameters are almost independent of direction and therefore, it is concluded that AF can be treated as an isotropic material under the compressive loads.

    Keywords: Intervertebral Disc, Confined Compression Test, Anisotropic Effect, Permeability, Aggregate Modulus, Constitutive Equations}
  • یوسف پاینده*، بهمن میرزاخانی، نوید نظام آبادی، حسین مومنی
    شناخت مکانیزم های نرم شدن آلیاژهای نوردی آلومینیوم در طی شکل دهی داغ به منظور کنترل ساختار و ریزساختار و پیش بینی تنش سیلان جهت شبیه سازی صحیح فرآیند شکل دهی از اهمیت بالایی برخوردار است. در پژوهش حاضر، آزمایش فشار داغ جهت شناخت رفتار شکل دهی داغ آلیاژ آلومینیوم 5456 و تاثیر پارامتر های دما، کرنش و نرخ کرنش بر تنش سیلان آن ها انجام گرفت. نمونه های استوانه ای شکل از آلیاژ مذکور به قطر mm10 و ارتفاع mm15 در دماهای 400،350، 450، 500، C550 و نرخ کرنش های 1، 1/0، 01/0، 1-s 001/0 تا کرنش 7/0 تغییر شکل داده شده و بلافاصله پس از پایان تغییر شکل داغ به منظور مطالعه ریزساختاری در آب کوینچ شدند. بررسی منحنی های سیلان آلیاژ مذکور با استفاده از نتایج آزمایش فشار داغ نشان می دهد که با افزایش دمای تغییر شکل و کاهش نرخ کرنش، تنش سیلان کاهش یافته و به دیل انرژی نقص در چیده شدن بالای آلومینیوم تمایل به بازیابی دینامیکی بیش از تبلورمجدد دینامیکی است. به کمک معادلات ساختاری، روابط لازم برای محاسبه تنش قله این آلیاژ در شرایط مختلف دما و نرخ کرنش بیان گردید و انرژی فعال سازی تغییر شکل داغ این آلیاژ KJ.mol-1 182 محاسبه شد.
    کلید واژگان: آلیاژ آلومینیوم 5456, تغییر شکل داغ, تبلورمجدد دینامیکی, بازیابی دینامیکی, معادلات ساختاری}
    Yousef Payandeh *, Bahman Mirzakhani, Navid Nezamabadi, Hossein Momeni
    Understanding softening mechanisms of wrought aluminum alloy during hot deformation processes is important in order to control microstructure and to predict flow stress accurately in simulation. In this paper, hot compression tests have been done to study the hot deformation behavior of an A5456 aluminum alloy. The effect of temperature, strain and strain rate on flow behavior of the alloy has been studied as well. For this meaning, several cylindrical samples with respectively 10 and 15 mm in diameter and length have been subjected to the test at 350, 400, 450, 500 and 550 °C, strain rates of 0.001, 0.01, 0.1, 1 s-1 and strain of 0.7. The samples where then immediately quenched in water in order to study the microstructure. Analysis of the strain – strain curves at different deformation conditions show that the flow stress decreases with increasing the test temperature and decreasing the strain rate. Because of high stacking fault energy of aluminum alloy, the dominant softening mechanism in this alloy is dynamic recovery. From experimental results, the equations governing the hot deformation behavior of the material have been determined at peak stress and activation energy of 182 KJ/mol for hot deformation process has been obtained.
    Keywords: A5456 aluminum alloy, Hot deformation, Dynamic recrystallization, dynamic recovery, Constitutive equations}
  • حامد میرزاده *
    معادلات رفتاری بر پایه مکانیک نابجایی ها در دماهای نسبتا پایین قابل استفاده هستند. اما برای مدل کردن تنش سیلان در دماهای بالا، نیاز به در نظر گرفتن فرآیندهای نفوذی می باشد. به عبارتی، اثر نرم شوندگی بازیابی و تبلور مجدد دینامیکی باید درنظر گرفته شود. در تحقیق حاضر، یک معادله رفتاری اصلاح شده زریلی-آرم استرانگ برای پیش بینی تنش سیلان دمای بالای یک فولاد میکروآلیاژی ارایه شد که در آن اثرات سخت شوندگی و نرم شوندگی درنظر گرفته شده است. نشان داده شد که رابطه اصلی نمی تواند قسمت نرم شدن منحنی های سیلان که مربوط به تبلور مجدد دینامیکی است را مدل کند و مشخص شد که اصلاحاتی در ثوابت رابطه لازم است تا بازیابی دینامیکی به شکل مناسبی در نظر گرفته شود. از طرف دیگر، برای مدل کردن مناسب داده ها مشخص شد که باید مراحل سخت و نرم شدن را جداگانه در نظر گرفت و از کرنش پیک در رابطه تنش سیلان استفاده کرد. مدل توسعه یافته با وجود پایبندی به اصول مدل زریلی-آرم استرانگ به خوبی توانست تنش سیلان در دمای بالا را پیش بینی کند. در کل می توان این مدل را یک روش مناسب و ساده برای مدل کردن تنش سیلان فولادها دانست.
    کلید واژگان: فرآیندهای ترمومکانیکی, معادلات رفتاری, کار گرم, تبلور مجدد دینامیکی}
    Hamed Mirzadeh *
    The constitutive equations based on the dislocation mechanics are applicable at relatively low temperatures. Nevertheless, considering the diffusion processes is necessary for modeling the hot flow stress. In other words, the softening effects of dynamic recovery and recrystallization should be taken into account. In the present work, a modified Zerilli–Armstrong constitutive equation for predicting the hot flow stress of a microalloyed steel was proposed, in which the effects of hardening and softening phenomena were contemplated. It was shown that the original equation is not able to model the softening part of flow curves related to dynamic recrystallization and it was clarified that the constants of the model should be modified for appropriate consideration of the effects of dynamic recovery. On the other hand, it was found that the hardening and softening stages should be separated and the peak strain can be utilized into the flow stress formula. While retaining the general form of the original Zerilli–Armstrong model, the developed constitutive relation was able to appropriately predict the hot flow stress. Conclusively, this constitutive model can be considered as a simple and viable one for modeling the flow stress of steels.
    Keywords: Thermomechanical processing, Constitutive equations, Hot deformation, Dynamic recrystallization}
  • هومن چویلیان، خسرو فرمنش، عبدالرضا سلطانی پور، اسماعیل مقصودی
    در این تحقیق فرایندهای شکل دهی گرم صنعتی با هدف دستیابی به دانش فنی و بومی سازی فرایند شکل دهی فولادهای زنگ نزن با استفاده از آزمون فشار گرم برای فولاد زنگ نزن آستنیتی 321 شبیه سازی شد. نمودارهای تنش- کرنش حقیقی به دست آمده رفتار متداول بازیابی دینامیکی را از خود نشان دادند. اما با بررسی های میکروسکوپی مکانیزم ترمیم غالب در حین تغییر شکل گرم این فولاد از نوع تبلور مجدد دینامیکی تشخیص داده شد که با توجه به انرژی نقص در چیده شدن کم فولاد زنگ نزن 321 وقوع این پدیده توجیه گردید. سپس با استفاده از نمودارهای مرتبط با تنش حقیقی، کرنش حقیقی و نرخ کرنش سختی، نقطه شروع تبلور مجدد دینامیکی در شرایط مختلف مشخص شد. همچنین با استفاده از معادلات ساختاری و پارامتر زنز هولمن، رفتار شکل دهی گرم فولاد زنگ نزن 321 مورد بررسی قرار گرفت و انرژی اکتیواسیون تغییر شکل گرم برای این فولاد برابر 422 کیلو ژول بر مول تعیین گردید.
    کلید واژگان: فولاد زنگ نزن آستنیتی 321, معادلات ساختاری, تبلور مجدد دینامیکی}
    H. Chavilian, K. Farmanesh, A. Soltanipour, E. Maghsoudi
    In this research, industrial hot deformation processes was simulated for 321 austenitic stainless steel using hot compression test with the aim of acquiring technical knowledge and indigenization of stainless steel production. The obtained stress-strain curves showed the common retrieval dynamic behaviour. By microscopic studies, the main restoration mechanism during hot deformation in this steel was diagnosed as dynamic recrystallization, that due to low stacking fault energy of 321 stainless steel, this phenomenon was justified. Then, using diagrams related to real stress, real strain and strain rate, the onset point of dynamic recrystallization was determined under different conditions. Also, using the constitutive equations and Zener-Holloman parameter, hot deformation behaviour of 321 stainless steel was studied and the activation energy of hot deformation for this steel was determined as 422 (Kj/mol).
    Keywords: 321 austenitic stainless steel, Constitutive equations, Dynamic recrystallization}
  • M. Rakhshkhorshid*
    In this research, a radial basis function artificial neural network (RBF-ANN) model was developed to predict the hot deformation flow curves of API X65 pipeline steel. The results of the developed model was compared with the results of a new phenomenological model that has recently been developed based on a power function of Zener-Hollomon parameter and a third order polynomial function of strain power m (m is a constant). Root mean square error (RMSE) criterion was used assess the prediction performance of the investigated models. According to the results obtained, it was shown that the RBF-ANN model has a better performance than that of the investigated phenomenological model. Very low RMSE value of 0.41 MPa was obtained for RBF-ANN model that shows the robustness of it to predict the hot deformation flow curves of tested steel. The results can be further used in mathematical simulation of hot metal forming processes.
    Keywords: Hot deformation, Neural Computing, Radial Basis Function, Constitutive equations, Flow stress}
  • M. Rakhshkhorshid
    Till now, different constitutive models have been applied to model the hot deformation flow curves of different materials. In this research, the hot deformation flow stress of API X65 pipeline steel was modeled using the power law equation with strain dependent constants. The results was compared with the results of the other previously examined constitutive equations including the Arrhenius equation, the equation with the peak stress, peak strain and four constants and the equation developed based on a power function of Zener-Hollomon parameter and a third order polynomial function of strain power a constant number. Root mean square error (RMSE) criterion was used to assess the performance of the understudied models. It was observed that the power law equation with strain dependent constants has a better performance (lower RMSE) than that of the other understudied constitutive equations except for the equation with the peak stress, peak strain and four constants. The overall results can be used for the mathematical simulation of hot deformation processes.
    Keywords: Constitutive equations, Hot deformation processes, Power law equation, API X65 pipeline steel}
  • مسعود رخش خورشید*
    برای مدل سازی منحنی های سیلان مواد مختلف طی فرآیندهای تغییر شکل گرم از مدل های جامع گوناگونی استفاده می شود. در این مدل ها منحنی سیلان ماده به عنوان تابعی از دما، نرخ کرنش و کرنش بیان می شود. در این تحقیق از مدل قانون نمایی با ثابت های وابسته به کرنش برای مدل سازی منحنی های سیلان فولاد خط لوله ایکس شصت و پنج در شرایط تغییر شکل گرم استفاده شده است. نتایج حاصل از این مدل با نتایج حاصل از مدلی که اخیرا بر مبنای یک تابع توانی از پارامتر زنر-هولومون و یک تابع چند جمله ای درجه سوم از کرنش به توان m (mیک ثابت است) توسعه داده شده، مقایسه گردیده است. از معیار ریشه میانگین مربعات خطا (RMSE) جهت مقایسه و ارزیابی عملکرد مدل های مورد مطالعه استفاده شده است. با توجه به نتایج بدست آمده، مشاهده شد که مدل قانون نمایی با ثابت های وابسته به کرنش عملکرد بهتر یا به عبارت دیگر ریشه میانگین مربعات خطای کم تری دارد. ولی به هر حال تعیین ثابت های مدل قانون نمایی با ثابت های وابسته به کرنش به حجم محاسبات بالاتری نیاز دارد. از نتایج تحقیق حاضر می توان برای شبیه سازی عددی فرآیندهای تغییر شکل گرم فولاد مورد مطالعه استفاده کرد.
    کلید واژگان: مدل های جامع, فرآیندهای تغییر شکل گرم, معادله نمایی, فولاد API X65}
    M. Rakhshkhorshid*
    Different constitutive models are used to model the hot deformation flow curves of different materials. In this research, the hot deformation flow stress of API X65 pipeline steel was modeled using the exponential law equation with strain dependent constants. The results of this model were compared with the results of a model which has recently been developed based on a power function of Zener-Hollomon parameter and a third order polynomial function of strain to power of m (m is a constant)). Root mean square error (RMSE) criterion was used for this purpose. It was found that the he exponential law equation with strain dependent constants has a better performance (lower RMSE) to model the hot deformation flow curves of API X65 pipeline steel. The results can be used further for mathematical simulation of hot deformation processes.
    Keywords: Constitutive equations, Hot deformation processes, Exponential equation, API X65 pipeline steel}
  • M. Rakhshkhorshid, A.R. Maldar
    Modeling the flow curves of materials at elevated temperatures is the first step in mathematical simulation of the hot deformation processes of them. In this work a comparative study was provided to examine the capability of three different constitutive equations in modeling the hot deformation flow curves of AZ91 magnesium alloy. For this, the Arrhenius equation with strain dependent constants, the exponential equation with strain dependent constants and a recently developed simple model (developed based on a power function of Zener-Hollomon parameter and a third order polynomial function of ε power a constant number) were examined. Root mean square error (RMSE) criterion was used to assess the modeling performance of the examined constitutive equations. Accordingly, it was found that the Arrhenius equation with strain dependent constants has the best performance for modeling the hot deformation flow curves of AZ91 magnesium alloy. The results can be further used in mathematical simulation of hot deformation manufacturing processes of tested alloy.
    Keywords: Constitutive equations, Hot deformation processes, Arrhenius equation, Exponential equation, AZ91 magnesium alloy}
  • مصطفی شالبافی*، رضا رومینا، رضا محمودی
    در این پژوهش رفتار تغییر شکل فشاری گرم آلیاژ اکسترود شده Mg–10Li–1Zn با استفاده از آزمون فشار در محدوده ی دمایی 450-250 درجه سانتیگراد و محدوده ی نرخ کرنش 1/0-001/0 بر ثانیه مورد مطالعه قرار گرفت. در حین تغییر شکل فشاری گرم آلیاژ Mg–10Li–1Zn نمودار تنش سیلان به یک حد بیشینه رسیده و پس از آن به حالت پایدار می رسد که نشاندهنده وقوع تبلور مجدد دینامیکی است. این حالت در دماهای پایین تر و نرخ کرنش های بالاتر مشهودتر است. به دلیل آنکه در دماهای بالاتر و نرخ کرنش های پایین تر مکانیزم های نرم شوندگی بیشتر فعال می شوند.
    رفتار سیلان آلیاژ Mg–10 Li–1 Zn در دماهای بالا توسط معادلات ساختاری آرنیوسی مدل سازی شد. مقادیر انرژی فعالسازی 103 کیلوژول بر مول و نمای تنشی قانون توانی 0/6- 2/5 حاصل از معادلات آرنیوسی نشاندهنده ی این موضوع است که مکانیزم غالب تغییر شکل گرم آلیاژ، صعود نابجایی ها کنترل شده با نفوذ درخود شبکه ای لیتیم می باشد.
    کلید واژگان: آلیاژهای منیزیم- لیتیم, تغییر شکل گرم, معادلات ساختاری آرنیوسی}
    Mostafa Shalbafi *, Reza Roumina, Reza Mahmudi
    Hot deformation of an extruded Mg–10Li–1Zn alloy was studied by compression testing in the temperatures range of 250- 450 ˚C and strain rates of 0.001–0.1 s−1. During the hot compressive deformation of the Mg-10Li-1Zn alloy, flow stress curves reach a maximum value and then reach a steady state which is indicative of the occurrence of dynamic recrystallization. Because of the activation of softening mechanisms at higher temperatures and lower strain rates, this phenomenon is more pronounced at lower temperatures and higher strain rate.
    The flow stress of the Mg–10Li–1Zn alloy at elevated temperatures was modeled via an Arrhenius-type constitutive equation. The values for the activation energy of about
    103 kJ mol–1 and the power-law stress exponents in the range of 5.2–6.0 obtained from the Arrhenius-type model indicate that the dominant mechanism during hot deformation of the Mg–10Li–1Zn alloy is dislocation climb which is controlled by the lattice
    self-diffusion of Li atoms.
    Keywords: Mg-Li alloys, Hot deformation, Constitutive equations}
  • بهنام داودی، اشکان محمود اقدمی
    این مقاله به بررسی معادلات بنیادی حاکم بر رفتار دینامیکی کامپوزیت های پلیمری خارج از محور در نرخ کرنش های مختلف اختصاص دارد. با استفاده از مدل ناهمسانگردی هیل و با در نظر گرفتن فرضیات حاکم بر کامپوزیت های لیفی، مدلی برای بیان رفتار دینامیکی کامپوزیت های پلیمری تعمیم داده شد. با استفاده از قوانین شارش و تعریف تنش موثر و با در نظر گرفتن فرضیاتی نظیر اینکه کامپوزیت ها در راستای الیاف، رفتار پلاستیک از خود نشان نمی دهند، ثوابت موجود در رابطه هیل کاهش یافته و به یک ثابت به نام a_66 تقلیل پیدا کرد که مدل پلاستیسیته تک پارامتری در حالت دو بعدی نامیده شده است. این مدل برای کامپوزیت های خارج از محور نیز تعمیم داده شد. برای هر کامپوزیتی با زوایای الیاف مختلف رابطه تنش موثر- کرنش موثر به دست آمد که با انتخاب مناسب ضریب a_66 که به صورت سعی و خطا به دست می آید، می توان تمام منحنی ها را روی یک منحنی مادر تجمیع کرد. با استفاده از این مدل و داده های تجربی محققان مختلف در محدوده تست های استاتیکی و شبه استاتیکی (در محدوده نرخ کرنش s^(-1)0/01) مدل ویسکوپلاستیسیته ای به دست آمده که می تواند رفتار کامپوزیت های پلیمری را هم در محدوده رفتار استاتیکی و هم در نرخ کرنش های بالا (بین s^(-1)400 تا s^(-1)1000) به خوبی تخمین بزند. ضرایب این مدل در نرخ کرنش های بالا به روش برون یابی داده های موجود در محدوده تست های استاتیکی به دست آمد. درستی این مدل توسط داده های تست هاپکینسون مورد بررسی قرار گرفته و صحت آنها به اثبات رسیده است.
    کلید واژگان: رفتار دینامیکی, معادلات بنیادی, تست هاپکینسون, ویسکوپلاستیسیته, نرخ کرنش بالا}
    Behnam Davoodi, Ashkan Mahmoud Aghdami
    In this article constitutive equations on dynamic behavior of off- axis polymer matrix composites in different strain rates were investigated. Using the Hill Anisotropy and assumptions governing in fiber composites, a model was developed to express the dynamic behavior of polymer matrix composites. Using the flow rules and effective stress and assumptions in fiber composites like non plastic behavior of composites in fiber direction, the Hill parameters were omitted and reduced to one namely a_66 parameter. This model was called2D one- Parameter Plastic Model (also it can be developed for 3D composite layers). This model was developed for off axis composites as well. For each composite with different fiber directions, effective stress- effective strain was introduced. With choosing the right value for parameter a_66 by try and error, all the stress- strain curves were collapsed in to one single curve. Using this model and the experimental static and quasi- static results gathered from different authors (in range of〖 0.01s〗^(-1)), a viscoplastic model was obtained which can predict the polymer composite respond both in static and high strain rate tests (between 400 s^(-1) and 700s^(-1)). Constant parameters in high strain rates in this model were calculated through extrapolating the data in the static test rang. The accuracy of this model was investigated and approved by Split Hopkinson Pressure Bar test. The results showed that the visco plastic model can predict the dynamic respond of composite fibers in high strain rates very well.
    Keywords: Dynamic behavior, Constitutive equations, Split Hopkinson Pressure Bar test, Viscoplasticity, High strain rate}
  • ابوالفضل عبدالهی پور، محمد فاتحی مرجی، علیرضا یاراحمدی بافقی، جواد غلام نژاد
    در حالت عادی سنگ در زیر سطح زمین دارای منافذ و ناپیوستگی است. این ناپیوستگی ها معمولا از یک یا چند نوع فاز سیال (آب، هوا، نفت و غیره) اشباع هستند. وجود این سیالات اثرات زیادی بر رفتار مکانیکی توده سنگ دارد. از جمله این آثار نزدیک شدن حالت تنش به سطح گسیختگی و تاثیر فشار منفذی بر تغییر شکل سنگ است. برای در نظر گرفتن این اثرات نیاز است که پاسخ محیط سنگی در چارچوب فضای متخلخل الاستیک بررسی شود. بدین منظور باید از تئوری پوروالاستیسیته استفاده نمود. در محیط پوروالاستیک معادلات حاکم و روابط تنش-کرنش و کرنش-جابجایی به دلیل وجود فشار منفذی و وابستگی میزان جابجایی ها و فشار منفذی به یکدیگر تغییر می کند. در این مقاله پس از ارائه معادلات اساسی و روابط لازم جهت بررسی رفتار و پاسخ سنگ در محیط پوروالاستیک با استفاده از یکی از روش های پتانسیل، وابستگی میدان جابجایی و فشار منفذی از بین می رود. سپس معادلات دیفرانسیل مستقل و وابسته به زمان حاصل برای یک نیرو و منبع سیال نقطه ای حل و توابع گرین آن به دست می آید. توابع گرین حاصل می توانند در ادامه به سادگی در یکی از روش های عددی مانند المان مرزی جهت بررسی پاسخ محیط سنگی به اثرات پوروالاستیک بکار روند.
    کلید واژگان: پوروالاستیسیته, تابع گرین, معادلات اساسی, فشار منفذی}
    A. Abdollahipour, M. Fatehi Marji, A. Yarahmadi Bafghi, J. Gholamnejad
    Subsurface rocks (by their nature) are filled with cracks and pores which are saturated with one or more fluid phases (water، air، oil، etc.). These fluids have a significant influence on the mechanical behavior of a rock mass. Closing the state of the stress to failure surface and pore pressure effect on the rock deformation are among these influences of pore fluids. To account for these effects، one should investigate the rock mass response in an elastic medium with porosity. Therefore، poroelastic theory should be used. In poroelastic medium the governing equations، stress-strain and strain-displacement relations are affected by pore pressure and reciprocal effects of displacements and pore pressure. In this paper، firstly the constitutive equations and other required relations for describing a poroelastic medium are presented. Then the coupled effect of pore pressure and displacements is removed by using a potential method. Differential equations of time-dependent and time-independent are solved for a point force and point source which gives Green’s functions. Resulted Green’s functions can be used in any suitable numerical method such as boundary element method to investigate the response of rock mass to poroelastic effects.
    Keywords: Poroelasticity, Green's function, Constitutive equations, Pore pressure}
  • E. Badami, M. T. Salehi, S. H. Seyedein

    Hot deformation behavior of a medium Cr/Mn Al6061 aluminum alloy was studied by isothermal compression test at temperatures range of 320 to 480 °C and strain rates range of 0.001 to 0.1 s −1. The true stresstrue strain curves were analyzed to characterize the flow stress of Al6061. Plastic behavior, as a function of both temperature and strain rate for Al6061, was also modeled using a hyperbolic sinusoidal type equation. For different values of material constant α in the range of 0.001 to 0.4, values of A, n and Q were calculated based on mathematical relationships. The best data fit with minimum error was applied to define constitutive equation for the alloy. The predicted results of the proposed model were found to be in reasonable agreement with the experimental results, which could be used to predict the required deformation forces in hot deformation processes

    Keywords: Al6061 Aluminium Alloy, Hot Deformation, Constitutive Equations}
نکته
  • نتایج بر اساس تاریخ انتشار مرتب شده‌اند.
  • کلیدواژه مورد نظر شما تنها در فیلد کلیدواژگان مقالات جستجو شده‌است. به منظور حذف نتایج غیر مرتبط، جستجو تنها در مقالات مجلاتی انجام شده که با مجله ماخذ هم موضوع هستند.
  • در صورتی که می‌خواهید جستجو را در همه موضوعات و با شرایط دیگر تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مجلات مراجعه کنید.
درخواست پشتیبانی - گزارش اشکال