دانلود مقاله در مورد شكست مواد

دسته بندي : مقاله » مقالات فارسی مختلف
لینک دانلود و خرید پایین توضیحات
دسته بندی : وورد
نوع فایل :  word (..docx) ( قابل ويرايش و آماده پرينت )
تعداد صفحه : 13 صفحه

 قسمتی از متن word (..docx) : 
 

1
‏مقدمه‏:
‏از‏ ‏سال‏ 1850‏معلوم‏ ‏شده‏ ‏است‏ ‏كه‏ ‏فلز‏ ‏تحت‏ ‏تنش‏ ‏تكراري‏ ‏با‏ ‏نوساني،در‏ ‏تنشي‏ ‏به‏ ‏مراتب‏ ‏كمتر‏ ‏از‏ ‏تنش‏ ‏لازم‏ ‏براي‏ ‏شكست‏ ‏در‏ ‏اثر‏ ‏يك‏ ‏مرتبه‏ ‏اعمال‏ ‏بار‏ ‏،‏ ‏خواهد‏ ‏شكست‏. ‏شكستهايي‏ ‏كه‏ ‏در‏ ‏شرايط‏ ‏بارگذاري‏ ‏ديناميك‏ ‏رخ‏ ‏مي‏ ‏دهند‏ ‏شكستهاي‏ ‏خستگي‏ ‏ناميده‏ ‏ميشوند‏. ‏كه‏ ‏اين‏ ‏نامگذاري‏ ‏احتمالا‏ ‏مبتني‏ ‏بر‏ ‏اين‏ ‏دليل‏ ‏است‏ ‏كه‏ ‏به‏ ‏طور‏ ‏كلي‏ ‏مشاهده‏ ‏مي‏ ‏شود‏ ‏شكستها‏ ‏فقط‏ ‏پس‏ ‏از‏ ‏يك‏ ‏دوره‏ ‏كار‏ ‏زياد‏ ‏رخ‏ ‏مي‏ ‏دهند‏.‏هيچگونه‏ ‏تغيير‏ ‏واضحي‏ ‏در‏ ‏ساختار‏ ‏فلزي‏ ‏كه‏ ‏به‏ ‏علت‏ ‏خستگي‏ ‏مي‏ ‏شكند‏ ‏وجود‏ ‏نداردتا‏ ‏بتوان‏ ‏به‏ ‏عنوان‏ ‏مدركي‏ ‏براي‏ ‏شناخت‏ ‏دلايل‏ ‏شكست‏ ‏خستگي‏ ‏از‏ ‏آن‏ ‏استفاده‏ ‏كرد‏. ‏با‏ ‏پيشرفت‏ ‏صنعت‏ ‏و‏ ‏افزايش‏ ‏تعداد‏ ‏وسايلي‏ ‏از‏ ‏قبيل‏ ‏خودرو‏ ‏،‏ ‏هواپيما،كمپرسور،پمپ،توربين‏ ‏و‏ ‏غيره‏ ‏كه‏ ‏تحت‏ ‏بارگذاري‏ ‏تكراري‏ ‏و‏ ‏ارتعاشي‏ ‏هستند،خستگي‏ ‏بيشتر‏ ‏متداول‏ ‏شده‏ ‏و‏ ‏اكنون‏ ‏چنين‏ ‏برداشت‏ ‏مي‏ ‏شود‏ ‏كه‏ ‏عامل‏ ‏حداقل‏ 90‏درصد‏ ‏شكستهاي‏ ‏ناشي‏ ‏از‏ ‏دلايل‏ ‏مكانيكي‏ ‏حين‏ ‏كار‏ ‏خستگي‏ ‏باشد‏.
2
‏تئوري‏ ‏شكست‏:
‏دليل‏ ‏عمده‏ ‏خطرناك‏ ‏بودن‏ ‏شكست‏ ‏خستگي‏ ‏اين‏ ‏است‏ ‏كه‏ ‏بدون‏ ‏آگاهي‏ ‏قبلي‏ ‏و‏ ‏قابل‏ ‏رويت‏ ‏بودن‏ ‏رخ‏ ‏مي‏ ‏دهد‏.‏خستگي‏ ‏به‏ ‏صورت‏ ‏شكستي‏ ‏با‏ ‏ظاهر‏ ‏ترد‏ ‏،‏ ‏بدون‏ ‏هيچگونه‏ ‏تغيير‏ ‏شكل‏ ‏نا‏ ‏خالص‏ ‏در‏ ‏شكست‏ ‏نتيجه‏ ‏ميشود‏. ‏معمولاسطح‏ ‏شكست‏ ‏در‏ ‏مقياس‏ ‏ماكروسكوپي‏ ‏بر‏ ‏جهت‏ ‏تنش‏ ‏كششي‏ ‏اصلي‏ ‏عمود‏ ‏است‏.‏معمولا‏ ‏سطح‏ ‏شكست‏ ‏خستگي‏ ‏از‏ ‏ظاهر‏ ‏سطح‏ ‏شكست‏ ‏تشخيص‏ ‏داده‏ ‏ميشود،كه‏ ‏از‏ ‏يك‏ ‏ناحيه‏ ‏هموار‏ ‏حاصل‏ ‏از‏ ‏عمل‏ ‏سايش‏ ‏با‏ ‏اشاعه‏ ‏ترك‏ ‏در‏ ‏مقطع‏ ‏و‏ ‏يك‏ ‏ناحيه‏ ‏ناهموار‏ ‏كه‏ ‏در‏ ‏هنگام‏ ‏عدم‏ ‏تحمل‏ ‏بار‏ ‏توسط‏ ‏مقطع‏ ‏،در‏ ‏قطعه
3
‏ ‏به‏ ‏صورت‏ ‏نرم‏ ‏شكسته‏ ‏شده‏ ‏است‏ ‏تشكيل‏ ‏مي‏ ‏شود‏.‏غالبا‏ ‏پيشرفت‏ ‏شكست‏ ‏توسط‏ ‏يك‏ ‏دسته‏ ‏حلقه‏ ‏نشان‏ ‏داده‏ ‏مي‏ ‏شود،كه‏ ‏از‏ ‏نقطه‏ ‏شروع‏ ‏شكست‏ ‏به‏ ‏طرف‏ ‏داخل‏ ‏پيشرفت‏ ‏مي‏ ‏كند‏.
‏سه‏ ‏عامل‏ ‏عمده‏ ‏براي‏ ‏وقوع‏ ‏شكست‏ ‏خستگي‏ ‏ضروري‏ ‏هستند‏.‏اين‏ ‏عوامل‏ ‏عبارتند‏ ‏از‏:
‏1-‏تنش‏ ‏كششي‏ ‏حداكثري‏ ‏به‏ ‏مقدار‏ ‏بسيار‏ ‏زياد
‏2-‏تغييرات‏ ‏به‏ ‏حد‏ ‏كافي‏ ‏زياد‏ ‏يا‏ ‏نوساني‏ ‏در‏ ‏تنش‏ ‏وارده
‏3-‏زياد‏ ‏بودن‏ ‏چرخه‏ ‏هاي‏ ‏تنش‏ ‏وارده‏.
‏علاوه‏ ‏بر‏ ‏اين‏ ‏متغيرهاي‏ ‏ديگري‏ ‏مانندتمركز‏ ‏تنش‏ ‏،خوردگي،دما،بار‏ ‏اضافي‏ ‏،ساختار‏ ‏متالورژيكي،تنشهاي‏ ‏باقيمانده‏ ‏و‏ ‏تنشهاي‏ ‏مركب‏ ‏هم‏ ‏وجود‏ ‏دارند‏ ‏كه‏ ‏شرايط‏ ‏را‏ ‏براي‏ ‏ايجاد‏ ‏خستگي‏ ‏تقويت‏ ‏مي‏ ‏كنند‏.
‏ ‏خصوصيات‏ ‏ساختاري‏ ‏خستگي‏:
‏ ‏در‏ ‏مطالعات‏ ‏تغييرات‏ ‏ساختاري‏ ‏اصلي‏ ‏در‏ ‏فلزي‏ ‏كه‏ ‏به‏ ‏آن‏ ‏تنش‏ ‏چرخه‏ ‏اي‏ ‏اعمال‏ ‏مي‏ ‏شود،‏ ‏فرايند‏ ‏خستگي‏ ‏براي‏ ‏سهولت‏ ‏درك‏ ‏به‏ ‏مراحل‏ ‏زير‏ ‏تقسيم‏ ‏شده‏ ‏است‏:
4
‏1- ‏شروع‏ ‏ترك‏ : ‏شامل‏ ‏ايجاد‏ ‏اوليه‏ ‏عيب‏ ‏خستگي‏ ‏كه‏ ‏با‏ ‏عمليات‏ ‏تابانيدن‏ ‏مناسب‏ ‏برطرف‏ ‏مي‏ ‏شود‏.
‏2- ‏رشد‏ ‏ترك‏ ‏نوار‏ ‏لغزش‏ :‏عبارت‏ ‏است‏ ‏از‏ ‏عميق‏ ‏شدن‏ ‏ترك‏ ‏اوليه‏ ‏روي‏ ‏صفحات‏ ‏با‏ ‏تنش‏ ‏برشي‏ ‏زياد،‏ ‏اين‏ ‏مرحله‏ ‏غالبا‏ ‏رشد‏ ‏ترك‏ ‏مرحله‏ 1 ‏ناميده‏ ‏مي‏ ‏شود‏.
‏3- ‏شكست‏ ‏ترك‏ ‏روي‏ ‏صفحاتي‏ ‏با‏ ‏تنش‏ ‏كششي‏ ‏زياد‏: ‏عبارت‏ ‏است‏ ‏از‏ ‏رشد‏ ‏يك‏ ‏ترك‏ ‏معين‏ ‏در‏ ‏جهت‏ ‏عمد‏ ‏بر‏ ‏تنش‏ ‏كششي‏ ‏حداكثر‏ . ‏اين‏ ‏مرحله‏ ‏معمولا‏ ‏رشد‏ ‏ترك‏ ‏مرحله‏ 2 ‏ناميده‏ ‏مي‏ ‏شود‏.
‏4- ‏شكست‏ ‏نرم‏ ‏نهايي‏: ‏هنگامي‏ ‏رخ‏ ‏مي‏ ‏دهد‏ ‏كه‏ ‏طول‏ ‏ترك‏ ‏به‏ ‏اندازه‏ ‏كافي‏ ‏برسد،‏ ‏طوري‏ ‏كه‏ ‏سطح‏ ‏مقطع‏ ‏باقيمانده‏ ‏نتواند‏ ‏بار‏ ‏وارده‏ ‏را‏ ‏تحمل‏ ‏كند‏.
‏سهم‏ ‏نسبي‏ ‏هر‏ ‏مرحله‏ ‏از‏ ‏كل‏ ‏چرخه‏ ‏هاي‏ ‏مسبب‏ ‏شكست‏ ‏به‏ ‏شرايط‏ ‏آزمايش‏ ‏و‏ ‏ماده‏ ‏بستگي‏ ‏دارد‏. ‏اما‏ ‏كاملا‏ ‏مشخص‏ ‏شده‏ ‏است‏ ‏كه‏ ‏يك‏ ‏ترك‏ ‏خستگي‏ ‏مي‏ ‏تواند‏ ‏قبل‏ ‏از‏ ‏اينكه‏ 10‏درصد‏ ‏عمر‏ ‏كل‏ ‏نمونه‏ ‏منقضي‏ ‏شود،‏ ‏تشكيل‏ ‏شود‏.‏البته‏ ‏در‏ ‏تصميم‏ ‏گيري‏ ‏در‏ ‏مورد‏ ‏زماني‏ ‏كه‏ ‏يك‏ ‏نوار‏ ‏لغزش‏ ‏عميق‏ ‏شده‏ ‏مي‏ ‏تواند‏ ‏ترك‏ ‏ناميده‏ ‏شود،‏ ‏ابهام‏ ‏زيادي‏ ‏وجود‏ ‏دارد‏ . ‏به‏ ‏طور‏ ‏كلي‏ ‏،سهم‏ ‏بيشتري‏ ‏از‏ ‏كل‏ ‏چرخه‏ ‏هاي‏ ‏مسبب‏ ‏شكست‏ ‏به‏ ‏اشاعه‏ ‏تركهاي‏ ‏مرحله‏2 ‏در‏ ‏خستگي‏ ‏كم‏ ‏چرخه‏ ‏تعلق‏ ‏دارد‏ ‏تا‏ ‏خستگي‏ ‏پر‏ ‏چرخه،‏ ‏در‏ ‏صورتي‏ ‏كه‏ ‏رشد‏ ‏ترك‏ ‏در‏ ‏مرحله‏ 1 ‏براي‏ ‏خستگي‏ ‏پرچرخه‏ ‏و‏ ‏تنش‏ ‏كمتر