بررسی اثر اضافه بار بر عمر خستگی نمونه های CT فولاد AISI4140 به صورت آزمون تجربی و حل عددی

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.