بخشی از مقاله
چکیده
با توجه به کاربرد گسترده اتصالات پیچی در صنایع، تخمین مقاومت خستگی پیچ ها درکمپرسور امری مهم است. هدف تحقیق حاضر هدف تخمین مقاومت خستگی پیچ ها دریک کمپرسور C-603 تحت بار دینامیکی به روش اجزاء محدود با استفاده از نرم افزار آباکوس می باشد. پیچ B7وB7M باکاربردهای گسترده در کمپرسورهابرای انجام شبیه سازیانتخاب شده اند بدین منظور ابتدا خواص خستگی پیچ مورد نظر بر مبنای استاندارد ایزو 3800 در آزمایشگاه اندازگیری شد که برای انجام آن وبرای انجام آزمایش قید وبند خاص طراحی وساخته شد . خواص خستگی پیچ های B7و B7M مورد نظر از جمله حد خستگی پیچ ها وضریب مقاومت خستگی محاسبه شد.
همچنین مکانیزم شکست مورد بررسی قرار گرفت. سپس به کمک مدلسازی اجزا محدود کمپرسورC-603 که تحت یک بارگذاری دینامیکی قرار دارد، تنش وارد شده به پیچ مورد نظر محاسبه شد. به دلیل پیچیدگیهای موجود در مسئله که موجب بالا رفتن هزینه تحلیل مسئله مذکور به صورت سه بعدی میشود، از تکنیک زیر مدلسازی استفاده شده است. در نهایت با بدست آوردن تنش اسمی پیچ از مدلسازی و استفاده از خواص خستگی بدست آمده در آزمایشگاه، مقاومت عمر پیچ در کمپرسورC-603مورد نظر تخمین زده شد. نتایج شبیه سازی ها نشان داد که براساس مقادیر سختی دو پیچ B7و B7M مشاهده می گردد که پیچ نرم تر - B7M - با داشتن کرنش بیشتر در مقابل نیرو های ضربه ای ناشی از کارکرد کمپرسور مقاومت تسلیم و شکست کمتری نسبت به پیچ سخت تر - - B7 نشان داد.
-1 مقدمه
اتصالات پیچی نقش مهمی در صنعت ایفا می کنند و نگرانی عمده ی مهندسان تعیین عمر اینگونه اتصالات است. در حقیقت، فلسفه ی طراحی در دهه ی اخیر تغییر کرده و تمرکز تحقیقات به جای تحلیل مقاومت استاتیکی روی عمر خستگی قرار گرفته است. عمر خستگی پیچ ها به عوامل زیادی همچون قطر پیچ، گام دندانه پیچ، گشتاور بستن و... بستگی دارد. با این وجود، اطلاعات کم آزمایشگاهی موجود است که در آن رفتار پیچ ها را به تنهایی بررسی کند. بررسی رفتار خستگی پیچ و مهره به خاطر پیچیدگی در توزیع تنش مشکل است. با توجه به جدید بودن موضوع این مقاله، تحقیقات گستردهای انجامنشده است، لذا درقسمت معرفی برخی از تحقیقات که به نحوهی با موضوع مقاله درارتباط هستند پرداختهشده است.
هو و همکاران[2]در سال 2001، مقاومت مکانیکی، عمر خستگی، و تجزیه و تحلیل شکست از دو نمونه های اولیه و پنج پیچ قفل معمولی را بررسی کردند. نتایج آزمون نشان می دهدکه استحکام تسلیم وعمر خستگی ارتباط نزدیکی به قسمت مدول که مربوط قطر داخلی پیچ دارد. وانگ و همکاران[3]درسال2015، قابلیت اطمینان خستگی از استحکام بالا پیچ مشترک در برابر محیط خوردگی را بررسی کردند. عملکرد خوردگی خستگی پیچ با مقاومت بالا مربوط به ایمنی ساخت میباشد. با بالا رفتن مقاومت اندازه ترک پیچ بسیار مهم میباشد درواقع اندازه ترک مطابق با لگاریتمی طبیعی است. تابع چگالی دراندازه ترک پیچ بسیار مهم میباشد. بر اساس تئوری مکانیک شکست، با توجه به فرمول گربیچ رشد شکستگی خوردگی، مقدار آستانه از پیچ با مقاومت بالا برآورد شده است. با توجه به روش مکانیک شکست، بر اساس نظریه قابلیت اطمینان، استحکام بالا پیچخوردگی خستگی، این مدل از قابلیت اطمینان بیشتری برخوردار است.
جین و همکاران [4] در سال 2016، آنها تکیهگاه نیروی پیچ و مهره را که در اثر آسیب خوردگی مقطعی سرپیچ ازدسترفته را بررسی کردند. در نمونه اتصال پیچ ساختهشده، در این اتصال استحکام بالا پیچ و خوردگی مقطعی از سرپیچ بر اساس ابزار برش دستی تغییر در فشار بر روی پیچ و آسیب در عمق سطح مقطعی را بررسی کردند. نیروی تکیهگاه پیچ تحت تاثیرعمق برش قرار میگیرد. رابطه بین کاهش نیروی تکیهگاه و آسیب خوردگی سرپیچ، نیروی معادلات و همچنین کاهش حجم سرپیچ ،قطر سرپیچ و قطر معادل پیچ برآورده و بررسی کردند.
کیم و همکاران[5]درسال 2016، آنها ویژگیهای کششی یک اتصال اصطکاکی با استفاده از یک پیچ با مقاومت بالا و همچنین رفتار کششی اصطکاک پیچ و مهره را که با آسیب خوردگی مقطعی به سرپیچ را موردبررسی قرار گرفت. هجده نمونه باقابلیت اتصال به پیچ برای ارزیابی استحکام کششی مورد آزمایش قرار گرفت. در آزمایش این نمونهها، آسیب خوردگی به سرپیچ با کاهش نیروی تکیهگاه میباشد. در این آزمایش مقاومت کششی، شکست کششی صفحات فولاد متصل مشاهده شد. استحکام کششی تأثیرپذیری از مقطع و آسیب خوردگی به سرپیچ برای حالت شکست میباشد . مقاومت در برابر اصطکاک نمونهها با نیروی تکیهگاه از پیچ تحت تأثیر قرار گرفت، و درنتیجه، بارهای اصطکاک، آسیبهای مقطعی از سرپیچ را کاهش میدهد. رابطه نیروی، معادلات اصطکاک و مقاومت برای تقریب مقاومت اصطکاک و اصطکاک پیچ اتصال استفاده شد.
تریانتافیلیدیس وهمکاران[6]در سال 2007، آنها شکستگی پیچ از فولاد ضدزنگL316 با جایگزین کردن مقایسه کرده و نشان داد که میتوان با انتخاب نوع جنس ماده، از مقاومت به خوردگی درآن است. نصرهای همجوش شده با فولاد، به فولاد خاصیتهای گوناگون میدهند، که در زیر نوشتهشده است:کربن: با آهن ترکیب میشود و نشاندهنده جنس فولاد میباشد. کربن فولاد را ترد نموده و انبساط فولاد را بالا میبرد و سختی آن را زیاد میکند. دریا، به آن مس میافزایند. فولاد مس دار، درساختن سپرها و شمعهای فولادی سکوها و اسکلههای بندری و ساختمانهای دریایی مصرف میشود. درنتیجه مبحث علم موارد به این تحقیق باز شد.
هوی و همکاران[7]در سال2014، آنها عملکرد خوردگی خستگی پیچ با مقاومت بالا را بر اساس تئوری مکانیک شکست موردمطالعه قراردادند. عمق ترک پیچ را با مقاومت بالاو همچنین عمر خستگی در محیط خوردگی تجزیهوتحلیل کردند. نتایج نشان داد که پیچخوردگی شکستگی عمق ترک با مقاومت بالا را کاهش میدهد، و استحکام تسلیم مواد و تنش را افزایش میدهد. استحکام پایین پیچ و سطح دامنه تنش کم میتواند استحکام بالا پیچ و عمر خوردگی خستگی را گسترش دهد. درمقاله حاضر، تعیین مقاومت خستگی پیچ ها جنسB7و B7Mدرکمپرسور C-603 تحت بار دینامیکی بررسی شده است. است. دراین مقاله هدف آسیب نرسیدن به کمپرسور C - 603 و مقایسه پیچها با جنسهای مختلف می باشد.
-2 معرفی مسئله
در این بخش به معرفی موضوع و مسائل مرتبط بدان می پردازیم که شامل دو بخش تئوری و اجزاء محدود خواهد بود. در تحلیل تئوری بهوسیله روابط مشخصشده، مقاومت خستگی تخمین زده میگردد. بهعبارتدیگر راهحل تحلیل مقاومتی خستگی بیان میگردد. درادامه صورت دیگرحل مسئله بهصورت اجزاء محدود بررسی خواهد شد. اجزاء محدود به معنای تقسیم مسئله به قسمتهای مختلف و حل جز بهجز آن است. این راهحل درصورت بهکارگیری صحیح، قابلیت استخراج نتایج با خطای نزدیک به صفر درصد را دارا میباشد. مسئله اصلی ، تحلیل پیچ استفادهشده درکمپرسور بوده که همزمان در اثر اعمال نیرو، تحت بار خستگی قرارگرفته است.تأثیر خستگی، نوع پیچها، در کمپرسورهای رفتوبرگشتی همچنین تأثیر بارگذاری دینامیکی بر مقاومت خستگی بررسی میشود. مشخصات کاری مسئله ما طبق با جداول 1 ، 2 و 3 بیان میگردد.
