بخشی از مقاله
چکیده
در این مقاله به تحلیل تنش و بررسی استراتژیها برای تحلیل مسائل خطی و غیرخطی به صورت عددی پرداخته شده است. در واقعیت بیشتر طراحیهای مهندسی بر خلاف تئوری آنها که برای سادهسازی مسائل، ماده و هندسه به صورت خطی فرض میشوند، به صورت غیرخطی می باشند. برای مسائل غیرخطی، سفتی ساختار و یا شرایط مرزی به شدت میتوانند بر جابجاییها تاثیرگذار باشند.
معادلات تعادل یک ساختار باید برای هر حالت از تغییر شکل آن به طور همزمان ارضا شوند که این امر از نظر تئوری بسیار پیچیده است و باعث می شود مسئله غیرخطی شود. در بررسی صورت گرفته در حالت خطی، تحلیل تنش با بارگذاری به صورت ثابت و در حالت غیر خطی، به تحلیل تنش در حالت بارگذاری دینامیک پرداخته شده و با مقایسه آنها، میزان خطا در مسائل خطی نسبت به حل به صورت غیرخطی را مشخص می نماید.
مقدمه
از سال1850 معلوم شده است که فلزات تحت تنش تکراری یا نوسانی، در تنشی بهمراتب کمتر از تنش لازم برای شکست در اثر یک مرتبه اعمال بار، خواهد شکست[1]، همچنین یان با استفاده از روش المان مرزی به مدلسازی گسترش ترک در محیط دو بعدی در اثر خستگی پرداخته است. او در مقالهی خود برای مدلسازی ترک از روش غیرپیوستگی تغییر مکان به همراه المانهای نوک ترک بهره گرفته است.
هوپوترا و همکاران، معیار آسیب نرم را بر روی مواد نرم اعمال نموده و شبیهسازی عددی کردهاند. آنها با انجام آزمایشهایی توانستند معیار آسیب را معرفی نمایند
بررسی و تحلیل عملکرد فلزات در منابع مختلف به روشهای متفاوتی صورت گرفته است. دونگی و همکاران ، وانگا و همکاران با بررسی و تحلیل تنش، در شرایط عادی و غیرعادی نظیر تشدید، مواضع بحرانی و تنش های عمده را بدست آوردند.
پایک و همکاران، با استفاده از روشهای عددی و آزمایشگاهی به بررسی استحکام نهایی ورقهای فولادی دارای ترک تحت بارهای فشاری یا کششی پرداختند. با استفاده از هر دو روش، اثر اندازه و محل ترک در استحکام نهایی ورق مورد بررسی قرار گرفت. تحلیلهای عددی غیرخطی به کمک نرمافزار ANSYS نیز انجام شد و مدلهای تئوری برای پیشبینی استحکام نهایی ورقهای دارای ترک ارائه گردید. نتایج حاصله از این بررسیها برای تعیین حد نهایی سازههای فولادی با عمر بالا و دارای ترک، مفید خواهد بود.
وجود عوامل تمرکز تنش مثل شکاف ها، سوراخ ها و یا لبه های تیز باعث بالا بردن سطح تنش موضعی می شود. جهت و شدت این عوامل از نظر هندسی نقش مهمی را بازی می کنند در این تحقیق، رفتار ماده به صورت الاستیک پلاستیک در نظر گرفته شده است، آنالیز بدون اثر دما انجام شده و شرایط بارگذاری براساس شرایط کارکرد، انجام شده است. در این بخش برای آنالیز تنش روی قطعه، مدل سهبعدی سیستم ضربه زن با وزن 50 کیلوگرم و ابعاد داده شده که بر روی شافت عبوری از گوشواره ای ها، طراحی شده است که در شکل 1یکی از بازویی های ضربه زن مشاهده می شود. سپس این مدل سه بعدی به وسیله روش المان محدود، مورد بحث و بررسی قرار گرفته است.
شکل -1 مدل سه بعدی قطعه
در واقعیت بیشتر طراحیهای مهندسی بر خلاف تئوری آنها که برای سادهسازی مسائل، ماده و هندسه به صورت خطی فرض می شوند، به صورت غیر خطی می باشند. برای مسائل غیرخطی، سفتی ساختار و یا شرایط مرزی به شدت می توانند بر جابجایی ها تاثیرگذار باشند. معادلات تعادل یک ساختار باید برای هر حالت از تغییر شکل آن به طور همزمان ارضا شوند که این امر از نظر تئوری بسیار پیچیده است و باعث میشود مسئله غیرخطی شود. چندین استراتژی برای تحلیل مسائل غیر خطی وجود دارد. این بدین معناست که برای حل یک مسئله غیرخطی در یک نرم افزار المان محدود راهکارهایی وجود دارد که این امر، مسئله را به علت گسترده بودن انتخاب پارامتر های مربوط به حلگر، پیچیدهتر میکند. به همین خاطر بسیار مفید است که چندین الگوریتم حل متفاوت برای رسیدن به جواب نزدیک به واقعیت بررسی شود.
مواد و روش تحقیق
بررسی رفتار ماده
با توجه به آزمون کشش انجام شده جهت تعیین خواص مکانیکی و آزمون تعیین ترکیب شیمیایی به روش اسپکترومتری نشری جنس ورق مورد آزمایش St37 با ضخامت 12 میلیمتر می باشد.
آزمایش ضربه
هدف از انجام این آزمایش تعیین مقاومت ماده در برابر بارهایی که با سرعت بالا اعمال میشوند. داده هایی که از این آزمایش اندازه گیری می شود میزان انرژی شکست ماده در شرایط بارگذاری با سرعت بالا است. در این حالت بار اعمالی به صورت دینامیک است.
