Estimation of Fatigue Life in Al alloy Specimens Using FEA

یکضزَت یٌیسح يیسح ،زف یراتس جزیا ،یباقًَ سوحه | 57 لاس /سٌوضَّ ٍ ِتفزطیپ زاَه کیًاکه 1400 ُرٍز / 1 / ُراوض 1 1 ِهسقه ٜذیذپ ،یٍتؼخ صا یؿب٘ تیػآ ٖشل صا ٝو تػا یا 19 ٚ ٜذؿ ٝتخبٙؿ یدلایٔ ٝث ٖاٛٙػ ٟٓٔ شت ی ٗ یحاشع سد یثاشخ تّػ ذیبث یىی٘بىٔ دٛؿ یػسشث [ 1 ] . ٜصبػ بٞ ٚ ٝیّم٘ ُیبػٚ ،بٞبٕیپاٛٞ ذٙ٘بٔ یی ؿبٔ ی ٗ تلاآ یحاشع دٚذحٔ شٕػ یاشث یتؼٙك یٔ ذ٘ٛؿ ٗیٙچ یاشث . ٜصبػ بٞ یی ، ؾخث یٍتؼخ نشت ذؿس ُثبل ٟخٛت ی ذیفٔ شٕػ صا ٖآ بٞ ُیىـت اس یٔ ذٞد ٗیا سد ازِ . ٜصبػ بٞ ، ػا ٟٓٔ سبیؼث ،نشت دبدیا صا ذؼث ٜصبػ شٕػ ٝو ت ؾیپ یٙیث ذؿس ٗی٘اٛل ٝث ،نشت دبدیا صا ذؼث ٜصبػ شٕػ ٗیٕخت یاشث .ددشٌ شث یدبیص یثشدت ٚ یسٛئت ٗی٘اٛل .تػا صبی٘ نشت دساد دٛخٚ یٍتؼخ نشت ذؿس ٖبیث یا [ 2 ] ذؿس یػسشث یاشث یسٛئت ٗیِٚا . نشت ٍتؼخ ی یغخ هیتػلاا تؼىؿ هی٘بىٔ ؽٚس ، 1 یٔ ذؿبث ٖاسبىٕٞ ٚ غیسبپ ظػٛت ٝو ٝئاسا .ذؿ ٔبٍٙٞ ی ٝو ٝیحب٘ هیتػلاپ دبدیا ٜذؿ تػد صا اس دٛخ ییاسبو یغخ هیتػلاا تؼىؿ هی٘بىٔ ،ذؿبث يسضث نشت نٛ٘ سد یٔ ذٞد صا ٜدبفتػا ٚ هیتػلاا تؼىؿ هی٘بىٔ لاپ یشتٟث حیبت٘ ٝث شدٙٔ هیتػ یٔ ددشٌ َاشٍت٘ا شتٔاسبپ . J ٟٓٔ شت ی ٗ ٖبیث یاشث ٝو تػا یشتٔاسبپ ٜدبفتػا ٜصٛح ٗیا سد یٍتؼخ نشت ذؿس ٗی٘اٛل یٔ ددشٌ ذیاٚبػ . غی ٖاسبىٕٞ ٚ [ 3 ] دٛٔ یٍتؼخ نشت ذؿس یػسشث ٝث I سد فبىؿ .ذٙتخادشپ نشت ٖذؿ ٝتؼث ْضی٘بىٔ ٗتفشٌ شظ٘ سد بث بٞ ٖآ بٞ هیتػلاا َذٔ هی – شٕػ فیكٛت یاشث یّیّحت هیتػلاپ تثبث ٝٙٔاد بث یّىیػ یسازٌسبث تحت ،یٛضیث فبىؿ یٚبح یػذٟٙٔ ٜاٛخِد تبؼغل یٍتؼخ ٝئاسا .ذ٘داد ٖآ بٞ ٖٛ٘بل هی صا شث یٙتجٔ نشت ذؿس ٚ َاشٍت٘ا شیٌ ٖاسبىٕٞ ٚ ه٘اشف .ذ٘دٕٛ٘ ٜدبفتػا ٝؼغل ُٔبو تؼىؿ بت نشت عٚشؿ صا ی [ 4 ] ٝث َاشٍت٘ا صا ٜدبفتػا ؽٚس ٝث یؿٛخ تلابلتا یٍتؼخ شٕػ یػسشث J تبمیمحت حیبت٘ .ذٙتخادشپ ٖآ بٞ ٗیا صا ٜدبفتػا ٝو داد ٖبـ٘ یٍتؼخ ٖبیث یاشث شتٔاسبپ یٔ ٘اٛت بوٛیخٛف .ذٞد ؾؿٛپ اس یجیوشت ٜذیچیپ یسازٌسبث ذ [ 5 ] ػبحٔ یاشث یؿٚس َاشٍت٘ا ٝج J یاشث ٜصبػ بٞ یسازٌسبث تحت نشت یٚبح ی )... ٚ ذ٘بٕؼپ ؾٙت ُثٔ( ٝیٛ٘بث یبٞ ٝئاسا ظیاشؿ تحت اس شتٔاسبپ ٗیا ٝو داد ٖبـ٘ ٚ دٕٛ٘ یسازٌسبث ٜذیچیپ یٔ ٖاٛت .دٕٛ٘ ٝجػبحٔ ٜصبػ ٚ تبؼغل شٕػ ٗیٕخت ٚ یٍتؼخ نشت ذؿس یػسشث ٝث یدبیص ٗیممحٔ ُیّحت هٕو ٝث بٞ ٖبِٕا یبٞ .ذٙتخادشپ ِٓا ٚ ٖاسبىٕٞ [ 6 ] َذٔ ٝث ا هٕو ٝث شٕػ ٗیٕخت ٚ یٍتؼخ نشت ذؿس یصبػ ٖبِٕ ٖآ حیبت٘ .ذٙتخادشپ نشتـٔ حغػ یبٞ ٖبـ٘ بٞ ٖبِٕا صا ٜدبفتػا ٝو داد َذٔ یاشث نشتـٔ حغػ یبٞ .دساد یثٛخ كثبغت یثشدت حیبت٘ بث یٍتؼخ نشت ذؿس یصبػ ٚ ًٙید ٖاسبىٕٞ [ 7 ] َذٔ ٝث ٕٝ٘ٛ٘ سد سبیؿ هی صا یٍتؼخ نشت ذؿس یصبػ ٖآ .ذٙتخادشپ یدلاٛف یبٞ ٝث دٚذحٔ ٖبِٕا هٕو ٝث بٞ ٖآ حیبت٘ .ذٙتخادشپ یٍتؼخ نشت ذؿس خش٘ یٚس شث ؾٙت تجؼ٘ شثا یػسشث ،یفٙٔ ٚ تجثٔ ؾٙت تجؼ٘ تحت ٝو داد ٖبـ٘ بٞ یٔ تٚبفتٔ یٍتؼخ نشت ذؿس ٜٛح٘ .ذؿبث ً٘اط ٖاسبىٕٞ ٚ [ 8 ] ٕٝی٘ نشت هی سد نشت ٖذؿ ٝتؼث ٚ صبث سبتفس یػسشث ٝث ٜدبفتػا بث یٚشیاد َذٔ صا هیتػلاا دٚذحٔ ٖبِٕا یصبػ ٖآ .ذٙتخادشپ هیتػلاپ هی ٝؼیبمٔ یاشث بٞ ثبث نشت هی ٚ هیتػلاا ت هیتػلاا تثبث نشت یبٞدٛ٘ ییبٞس صا ٜدبفتػا بث نشت ذؿس سبتفس .ذ٘داد ساشل ٝؼِبغٔ دسٛٔ اس هیتػلاپ 2 ُىیػ شٞ سد نشت نٛ٘ ٝٔب٘شث تاشثا .ذؿ َذٔ یسازٌسبث ؾٔ ٖدٛث ضیس ،بٞدٛ٘ ییبٞس فّتخٔ یبٞ .تفشٌ ساشل ٝؼِبغٔ دسٛٔ نشت ٝیِٚا َٛع ٚ ،بٞ یجیؼـِا ٖاسبىٕٞ ٚ [ 9 ] ٝیجؿ صا ٜدبفتػا بث یجیوشت دٛٔ تِبح سد یٍتؼخ نشت ذؿس یػسشث ٝث ذحٔ ٖبِٕا یذؼثٚد یصبػ .ذٙتخادشپ دٚ ؾیپ یاشث دٚذحٔ ٖبِٕا ُیّحت ٝو داد ٖبـ٘ یثشدت حیبت٘ بث دٚذحٔ ٖبِٕا حیبت٘ ٝؼیبمٔ شٕػ ٗیٙچٕٞ ٚ نشت ذؿس شیؼٔ یٙیث سبیؼث یٍتؼخ شثؤٔ ٖاسبىٕٞ ٚ عبٔبو .تػا [ 10 ] ٝث نشت ٖذؿ ٝتؼث ْضی٘بىٔ یٚس یٍتؼخ نشت ذؿس هیتبٕؿ تاشثا یػسشث هٕو ٝث َذٔ صبػ ی دٚذحٔ ٖبِٕا ٝػ ذؼث ی .ذٙتخادشپ ٖآ حیبت٘ نٛ٘ ٖذؿ ٝتؼث ٚ صبث یاشث داد ٖبـ٘ بٞ نشت صا تػا شتٟث ٜداد ؾٙت یبٞ ُىیػ یبدث یسازٌسبث یبٞ .ددشٌ ٜدبفتػا ٖاسبىٕٞ ٚ داظ٘ یدٛؼؼٔ [ 11 ] ٚ یٍتؼخ نشت ذؿس سبتفس یػسشث ٝث ٖآ .ذٙتخادشپ ْٛیٙیِٔٛآ طبیِآ غٙخ صا یچشپ تلابلتا یٍتؼخ شٕػ ٖدشو ٝٙیٟث ٝػ َذٔ هی صا بٞ یاشث هیتػلاپٛتػلاا یذؼث ٝیجؿ حیبت٘ .ذ٘دٕٛ٘ ٜدبفتػا یصبػ ٖآ دٚذحٔ ٖبِٕا .تؿاد یثشدت حیبت٘ بث یثٛخ كثبغت بٞ ٖاسبىٕٞ ٚ یثبلٛ٘ [ 12 ] یػسشث ٝث ذ٘بٕؼپ ؾٙت دذدٔ غیصٛت دٚذحٔ ٖبِٕا شث ٖآ حیبت٘ .ذٙتخادشپ یٍتؼخ نشت ذؿس شثا شدٙٔ یٍتؼخ یسازٌسبث ٝو داد ٖبـ٘ بٞ ٕٝ٘ٛ٘ سد ذ٘بٕؼپ ؾٙت دذدٔ غیصٛت ٝث یِٔٛآ یبٞ یٔ یٔٛیٙ .ددشٌ ٝث ٝخٛت بث ٝٙیضٞ دبیص ٖبٔص ٚ تؼت ٖدٛث شث یدبیص ٗیممحٔ ٜصٚشٔا ،یٍتؼخ یبٞ ْش٘ صا یاشث دٚذحٔ ٖبِٕا یبٞساضفا ٚ یحاشع یٔ ٜدبفتػا یتؼٙك تبؼغل یٍتؼخ شٕػ ٗیٕخت .ذٙٙو َذٔ ٗیٕخت ٗیٙچٕٞ ٚ یٍتؼخ نشت ذؿس یػسشث تٟخ یفّتخٔ یبٞ 1 Linear Elastic Fracture Mechanics (LEFM) 2 Node 58 | ورت ی ي گتسذ زوع ی لآ سٌج سا تاعطق ی صا هَلآ ی ٌ ی مَ Al 5456-H38 لحت کوک ِب ی ل زٍسحه ىاولا لاس /سٌوضَّ ٍ ِتفزطیپ زاَه کیًاکه 1400 ُرٍز / 1 ُراوض / 1 یٔ ٜدبفتػا تبؼغل شٕػ شٞ .ددشٌ .دساد اس دٛخ ٝث فٛلخٔ یبٞشتٔاسبپ َذٔ دٚذحٔ ٖبِٕا َذٔ ،كیمحت ٗیا سد سد ْش٘ ساضفا عٛوبثآ .ذیدشٌ دبدیا یٔٛیٙیِٔٛآ تبؼغل یٍتؼخ شٕػ ٗیٕخت تٟخ َذٔ سد دبدیا ٜذؿ َاشٍت٘ا شتٔاسبپ صا ، J یاشث ٝو تِبح تِبح بی ٚ هیتػلاپٛتػلاا یبٞ تػا ذٔآسبو سبیؼث دساد دٛخٚ ٝؼغل سد ذ٘بٕؼپ ؾٙت ٝو ییبٞ ، .ذیدشٌ ٜدبفتػا ٖبِٕا َذٔ دٚذحٔ دبدیا ٜذؿ یثشدت حیبت٘ بث ٝحك یدٙػ .ذیدشٌ صا غپ ٝحك یدٙػ صا ،یثشدت حیبت٘ هٕو ٝث دٚذحٔ ٖبِٕا َذٔ ٝیجؿ ؾیپ تٟخ دٚذحٔ ٖبِٕا یصبػ ٙیث ٕٝ٘ٛ٘ یٍتؼخ شٕػ ی .ذیدشٌ ٜدبفتػا یٔٛیٙیِٔٛآ یبٞ 1 1 یطذ کیتسلاا تسکض کیًاکه ٔبٍٙٞ ی ٝو شییغت ُىؿ بٞ ٜدبٔ سبتفس ٚ ذؿبث هچٛو نشت نٛ٘ سد ٝث تسٛك تؼىؿ هی٘بىٔ صا ٜدبفتػا ،ذؿبث یغخ تػا ْٛػشٔ سبیؼث نشت ذؿس ٖبیث یاشث یغخ هیتػلاا [ 2 ] ٜذؿ دبدیا یثشدت ٚ یسٛئت ٝیبپ شث یٌ٘ٛبٌ٘ٛ نشت ذؿس ٗی٘اٛل . ذ٘ا ٝو ٟٓٔ شت ی ٗ ٖآ بٞ سد َٚذخ 1 تػا ٜذؿ ٜدسٚآ . ظثاٚس ٝئاسا ٜذؿ شث ٝیبپ تیشض تذؿ ؾٙت ، ی٘بٔص ُثبل ٜدبفتػا ٞ ٝو ذٙتؼ ٝیحب٘ هیتػلاپ دبدیا ٜذؿ سد نٛ٘ نشت سد عبیل بث َٛع نشت ٚ شیبػ دبؼثا هچٛو ٝؼغل هیتػلاا تؼىؿ هی٘بىٔ سد .ذؿبث نشت ذؿس ٗی٘اٛل ٖبیث یاشث ٝو دساد دٛخٚ یدبیص یبٞشتٔاسبپ یغخ یٔ ٖاٛت ٖاسبىٕٞ ٚ ی٘بٞبؿ .دٕٛ٘ ٜدبفتػا [ 13 ] تؼت بث ٕٝ٘ٛ٘ یٚس یبٞ ساد نشت یــو 3 دلاٛف غٙخ صا لابث ْبىحتػا ، ٝغثاس ٖبیث یاشث یا یٍتؼخ نشت ذؿس خش٘ تؼحشث یبٞشتٔاسبپ ذٙ٘بٔ یفّتخٔ J ∆ َاشٍت٘ا( J ،)یّىیػ CTOD ∆ نشت نٛ٘ یٌذؿصبث( ،)یّىیػ K ∆ ،)یّىیػ ؾٙت تذؿ تیشض( CMOD ∆ )یّىیػ نشت ٝ٘بٞد یٌذؿصبث( ٝئاسا نشت ذؿس ٜذیذپ سد یغخ هیتػلاا تؼىؿ هی٘بىٔ ٖدٛث مٚشفٔ ٝث ٝخٛت بث ٚ ذ٘داد ٝغثاس ٗیا تثاٛث ٖبیٔ طبجتسا ،ٝعٛثشٔ دساٛٔ سد یٍتؼخ تبمیمحت حیبت٘ .ذ٘دشو جاشختػا اس بٞ ٖآ بٞ اس ٖبیث بث ٝو داد ٖبـ٘ ٝغث یٍتؼخ نشت ذؿس خش٘ تؼحشث یبٞشتٔاسبپ J ∆ ٚ CTOD ∆ فلاخشث یبٞشتٔاسبپ K ∆ ٚ CMOD ∆ ، صا ُمتؼٔ ظثاٚس ٗیا تثاٛث یسازٌسبث یٔ ذٙؿبث یبٞشتٔاسبپ یتسبجػ ٝث . J ∆ ٚ CTOD ∆ .ذ٘ساد ٝتفٟ٘ دٛخ سد اس ؾٙت تجؼ٘ شیظ٘ یسازٌسبث یبٞشتٔاسبپ شییغت لٍسج 1 یگتسذ کزت سضر يیًاَق غخشٔ ذؿس ٖٛ٘بل تیٞبٔ Paris [14] Forman [15] یثشدت Pearson [16] Neumann [17]