بخشی از مقاله
چکیده
هدف از پژوهش حاضر استفاده از روشهای تسریع شده تست خستگی - Accelerated Testing Methods - بر نمونههای فولادی پرکاربرد در صنایع هوایی است. بدین منظور پس از آمادهسازی نمونههای خستگی، آزمون خستگی به روش R.R.Moore انجام شد. تست خستگی تسریع شده مورد استفاده در این پژوهش روش Locati بود. این روش یک آزمون کنترل کیفی است که برای مواردی استفاده میشود که اطلاعات اولیه برای ماده وجود داشته باشد و بخواهیم با استفاده از یک نمونه، حد خستگی مواد را تعیین کنیمبرای. تفسیر نتایج این تست حتماً به منحنی S-N مواد نیاز است؛ در این راستا منحنی فولاد مذکور نیز ترسیم گردید. حد خستگی این فولاد با استفاده از روش فوق در حدود 98ksi اندازهگیری شدکه این مقدار با حد خستگی که به روش دقیق پلکانی - 97ksi - محاسبه گردیدهبود؛ تقریباً برابر است. اختلاف جزئی در نتایج به انباشت خسارت خستگی در تنشهای پایین و پراکندگی در نتایج آزمون مربوط است. در طی انجام این فعالیت، تاثیر پارامترهایی نظیر میزان تنش اولیه نیز مورد بررسی قرار گرفت که مشخص شد که میزان تنش اولیه متفاوت، در تنش نهایی شکست و تحلیل نتایج تاثیرگذار نیست. این روش از تکرارپذیری مناسبی برخوردار بوده به طوریکه تمامی نمونههای مورد آزمون Locati با تنش اولیه متفاوت در حدود تنش 120ksi شکسته شدند.
واژههای کلیدی: فولاد پرکاربرد در صنایع هوایی ، آزمون خستگی تسریع شده، منحنی S-N، آزمون .Locati
مقدمه
از سال 1830 معلوم شده است که فلز تحت تنش تکراری یا نوسانی، در تنشی به مراتب کمتر از تنش لازم برای شکست بر اثر اعمال یکباره بار، خواهد شکست. شکستهایی که در شرایط بارگذاری دینامیکی رخ میدهند شکستهای خستگی نامیده میشوند، که این نامگذاری احتمالاً بر این اساس مبتنی است که به طور کلی این نوع شکست فقط پس از یک دوره کار طولانی رخ میدهد. هیچگونه تغییر واضحی در ساختار فلزی که به علت خستگی میشکند پدید نمیآید تا بتوان به عنوان مدرکی برای شناخت دلایل شکست خستگی از آن استفاده کرد. با پیشرفت صنعت و افزایش تعداد وسایلی از قبیل خودرو، هواپیما، کمپرسور و قطعات حساس بالگرد از جمله چرخدندهها - که تحت بارگذاری تکراری و ارتعاشی هستند - شکست ناشی از خستگی بیشتر متداول شده است و اکنون غالباً گفته میشود که عامل حداقل 90 درصد شکستهای ناشی از علل مکانیکی حین کار، خستگی است.[1]روش اصلی نمایش دادههای مهندسی درباره خستگی، استفاده از منحنی S-Nاست که معمولاً به صورت log - N - -log - S - تعریف میگردد. این منحنی به صورت یک خط مستقیم بوده و معادله آن به صورت زیر بیان میگردد:
که در آن S تنش - تنش نوسانی یا تنش حداکثری - بوده و بر حسب تعداد چرخههایی - N - که به شکست منجر میشود؛ بیان میشود. تقریباً همواره برای N از مقیاس لگاریتمی استفاده میشود. مقادیر تنش معمولاً تنش اسمی است، یعنی تمرکز تنش در آن محاسبه نمیشود. A و B ثابت هستند که از منحنی، به دست میآید. ثابت B شیب و A عرض از مبدا است.[2]باید توجه داشت که نمونههای مورد استفاده در ترسیم منحنی S-N عمدتاً در تعداد چرخههای زیاد - چرخه - N>105 به شکست خستگی، منتهی میشود. برای تعداد کمی از مواد مهم مهندسی همانند فولاد و تیتانیم، منحنی S-N به ازای یک تنش حدی ویژه، افقی میشود. این تنش حدی، حد خستگی یا حد تحمل نامیده میشود. ماده احتمالاً تعداد نامحدودی چرخه را بدون اینکه بشکند در زیر این تنش تحمل میکند.[3]
روش مرسوم برای رسم منحنی S-N، انجام آزمون روی اولین نمونه در تنش بالایی است که، به ازای آن، شکست با تعداد کمی چرخه انتظار میرود. برای مثال در تنشی حدود دو سوم استحکام کششی استاتیک ماده. تنش آزمون برای نمونههای بعدی به تدریج کمتر میشود، تا هنگامیکه یک یا دو نمونه در تعداد معینی چرخه، که معمولاً حداقل 107 چرخه است، شکسته نشوند. بالاترین تنشی که در آن آزمون - بدون شکست - به آخر میرسد، حد خستگی در نظر گرفته میشود. برای مواد فاقد حد خستگی، معمولاً آزمون با توجه به ملاحظات عملی به تنش کمی که در آن عمر در حدود 108 یا 5×10 8 چرخه است منتهی میشود؛ برای تعیین حد خستگی به کار برده میشود. در این روش منحنی -NمعولاًS با انجام آزمون بر تقریباً 8 تا 12 نمونه تعیین میشود. این آزمون تعدادی نقطه - S,N - می-دهد که با وصل آنها به هم و استفاده از روش حداقل مربعات منحنی S-N کشیده میشود. این روش به دلیل پراکندگی نتایج آزمون خستگی از دقت کافی برای تعیین دقیق حد خستگی برخوردار نیست .[4]
