تحقیق و بررسی در مورد خستگی مواد

اختصاصی از حامی فایل تحقیق و بررسی در مورد خستگی مواد دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 13

شکستخستگی

مقدمه

ازسال 1850معلومشدهاستکهفلزتحتتنشتکراریبانوسانی،درتنشیبهمراتبکمترازتنشلازملازمبرایشکستدراثریکمرتبهاعمالبار،خواهدشکست.شکستهاییکهدرشرایطبارگذاریدینامیکرخمیدهندشکستهایخستگینامیدهمیشوند. کهایننامگذاریاحتمالامبتنیبرایندلیلاستکهبهطورکلیمشاهدهمیشودشکستهافقطپسازیکدورهکارزیادرخمیدهند.هیچگونهتغییرواضحیدرساختارفلزیکهبهعلتخستگیمیشکندوجودنداردتابتوانبهعنوانمدرکیبرایشناختدلایلشکستخستگیازآناستفادهکرد. باپیشرفتصنعتوافزایشتعدادوسایلیازقبیلخودرو،هواپیما،کمپرسور،پمپ،توربینوغیرهکهتحتبارگذاریتکراریوارتعاشیهستند،خستگیبیشترمتداولشدهواکنونچنینبرداشتمیشودکهعاملحداقل 90درصدشکستهایناشیازدلایلمکانیکیحینکارخستگیباشد.

تئوریشکست

دلیلعمدهخطرناکبودنشکستخستگیایناستکهبدونآگاهیقبلیوقابلرویتبودنرخمیدهد.خستگیبهصورتشکستیباظاهرترد،بدونهیچگونهتغییرشکلناخالصدرشکستنتیجهمیشود.معمولاسطحشکستدرمقیاسماکروسکوپیبرجهتتنشکششیاصلیعموداست.معمولاسطحشکستخستگیازظاهرسطحشکستتشخیصدادهمیشود،کهازیکناحیههموارحاصلازعملسایشبااشاعهترکدرمقطع (قسمتبالایشکل 1) ویکناحیهناهموارکهدرهنگامعدمتحملبارتوسطمقطع،درقطعهبهصورتنرمشکستهشدهاستتشکیلمیشود.غالباپیشرفتشکستتوسطیکدستهحلقهنشاندادهمیشود،کهازنقطهشروعشکستبهطرفداخلپیشرفتمیکند.شکل 1مشخصهدیگریازخستگیرانیزنشانمیدهدوآناینستکهمعمولاشکستدرنقطهوجودتمرکزتنش،مانندیکگوشهتیزیاشیار،یادریکتمرکزتنشمتالورژیکیمانندناخالصی،رخمیدهد.

سهعاملعمدهبرایوقوعشکستخستگیضروریهستند.اینعواملعبارتنداز:(1)تنشکششیحداکثریبهمقداربسیارزیاد، (2)تغییراتبهحدکافیزیادیانوسانیدرتنشوارده،و(3)زیادبودنچرخههایتنشوارده. علاوهبراینمتغیرهایدیگریمانندتمرکزتنش،خوردگی،دما،باراضافی،ساختارمتالورژیکی،تنشهایباقیماندهوتنشهایمرکبهموجوددارندکهشرایطرابرایایجادخستگیتقویتمیکنند.

چونهنوزمفهومیکلیازعلتبروزخستگیدرفلزاتبهدستنیاوردهایم،لازماستبعضیازاینعواملراازدیدگاهعاساساتجربیموردبحثقراردهیم.بهعلتزیادبودنحجماطلاعاتیازاینقبیل،فقطتشریحنکاتبرجستهممکنخواهدبود.

چرخههایتنش

ابتداتعریفمختصریازانواعکلیتنشهاینوسانیکهباعثیخستگیمیشوند،بیانمیکنیمشکل2 چرخههاینمونهایتنشخستگیرانشانمیدهد.شکل 2(الف) چرخهکاملامعکوستنشسینوسیشکلیرانشانمیدهد. اینچرخهیکحالتآرمانیاستکهتوسطدستگاهخستگیمحورچرخانمورتو.لیدشدهودرعملازچرخشمحوریباسرعتثابتوبدوناضافهباربهدستمیآید.درایننوعچرخهتنش،تنشهایحداقلوحداکثربرابرند. تنشحداقلهمانکمترینتنشجبریدرچرخهاست . تنشکششیمثبتدرنظرگرفتهمیشودوتنشفشاریمنفیاست.

شکل 2(ب) یکچرخهتنشتکراریرانشانمیدهدکهدرآنتنشحداکثروتنشحداقلبرابرنیستند. درایننمودارهردوتنشکششیاند. ولییکچرخهتنشتکراریمیتواندشاملتنشهایحداقلوحداکثرباعلامتمخالفیاهردودرفشارنیزباشد.شکل 2(پ) چرخهتنشمرکبیرانشانمیدهدکهدرقطعهایمانندبالهواپیماودراثرتندبادهاتحتبارهایاضافیدورهایغیرقابلپیشبینیقرارمیگیرد.

خصوصیاتساختاریخستگی

درمطالعاتتغییراتساختاریاصلیدرفلزیکهبهآنتنشچرخهایاعمالمیشود،فرایندخستگیبرایسهولتدرکبهمراحلزیرتقسیمشدهاست:

1. شروعترک : شاملایجاداولیهعیبخستگیکهباعملیاتتابانیدنمناسببرطرفمیشود.

2. رشدترکنوارلغزش :عبارتاستازعمیقشدنترکاولیهرویصفحاتباتنشبرشیزیاد،اینمرحلهغالبارشدترکمرحله 1 نامیدهمیشود.

3. شکستترکرویصفحاتیباتنشکششیزیاد: عبارتاستازرشدیکترکمعیندرجهتعمدبرتنشکششیحداکثر . اینمرحلهمعمولارشدترکمرحله 2 نامیدهمیشود.

4. شکستنرمنهایی: هنگامیرخمیدهدکهطولترکبهاندازهکافیبرسد،طوریکهسطحمقطعباقیماندهنتواندبارواردهراتحملکند.

سهمنسبیهرمرحلهازکلچرخههایمسببشکستبهشرایطآزمایشومادهبستگیدارد. اماکاملامشخصشدهاستکهیکترکخستگیمیتواندقبلازاینکه 10درصدعمرکلنمونهمنقضیشود،شکیلشود.البتهدرتصمیمگیریدرموردزمانیکهیکنوترلغزشعمیقشدهمیتواندترکنامیدهشود،ابهامزیادیوجوددارد . بهطورکلی،سهمبیشتریازکلچرخههایمسببشکستبهاشاعهترکهایمرحله2 درخستگیکمچرخهتعلقداردتاخستگیپرچرخه،درصورتیکهرشدترکدرمرحله 1 برایخستگیپرچرخهوتنشکمن،بیشتراست . اگرتنشکششیزیادباشد،مانندخستگیدرنمونههایباشیارتیز،رشدترکمرحله 1 بههسچوجهقابلمشاهدهنیست.

بررسیساختاریدقیقخستگیاینواقعیترانشانمیدهدکهمعمولاترکهایخستگیدریکسطحآزادشروعمیشوند . درمواردنادریکهترکهایخستگیازقسمتداخلیشروعمیشوند،همیشهمرزی،مانندحدفاصلیکلایهسطحیکربورهشدهوفلزاصلی،بایدوجودداشتهباشد.

خستگیشباهتهاییباجریانمومسانوشکستتحتتغییرشکلتکجهتییاایستادارد. بررسیهایگوفنشاندادهاستکهفلزتحتکرنشچرخهایتوسطلغزشبرصفحاتاتمیمشابهودرهمانجهاتبلورشناسیکرنشتکجهتیتغییرشکلمیدهد. درحالیکهلغزشدرتغییرشکلتکجهتیمعمولادرتمامدانههامنتشرمیشود،درخستگیفقطدربعضیدانههاخطوطلغزشمشاهدهمیشودودردانههایدیگرهیچاثریازلغزشوجودندارد. بهطورکلیخطوطلغزشهنگامچندهزارچرخهاولتنشتشکیلمیشوند.چرخههایپیدرپیخطوطلغزشاضافیتولیدمیکنند،ولیتعدادخطوطلغزشمستقیماباتعدادچرخههایتنشمناسبنیست. لغزشقابلرویتدربسیاریازفلزاتخیلیزودبهمقداراشباعمیرسد،کهاینامربهصورتنواحیپیچیدهایازلغزشسنگینموازیباآنچهبهطورطبیعییکنوارلغزشبود،مشاهدهمیشود. نوترهایلغزشحینخستگیبهمعنایتشکیلترکنخواهدبود.

یکجنبهمهمساختاریکهبهنظرمیرسدمنحصربهتغییرشکلخستگیباشد،تشکیلسطحیازبرآمدگیوشیاراستکهفرورفتگیهاینوارلغزشوبرآمدگیهاینوارلغزشنامیدهمیشود.انجامعملیاتفلزنگاریخیلیدقیقبرقسمتهایمخروطیسطحنمونهنشاندادهاستکهترکهایخستگیدرمکانهایفرورفتگیوبرآمدگیشروعمیشوند.تجربیاتزیادینشانمیدهندکهلغزشمتقاطعدرفرایندایجادب