بررسی اثر عمق شیار U شکل بر انتگرال J در فولاد هدفمند باینیتی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار، بخش مهندسی مکانیک، دانشگاه شهید باهنر کرمان، کرمان، ایران

2 کارشناس ارشد، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران، ایران

3 دانشیار، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران، ایران

چکیده

در این مقاله به بررسی انتگرال­ J در مود اول بارگذاری در یک صفحه با شیار U شکل ساخته شده از فولاد هدفمند باینیتی پرداخته شده است. با استفاده از الکترودهایی با جنس آستنیت و فریت و فرآیند جوشکاری ذوب دوباره­ سرباره­ای الکتریکی، لایه­های هدفمند، به دلیل ایجاد دمای زیاد و سرعت سرد شدن متفاوت، به وجود آمدند که از نظر ساختاری در قسمت­های مختلف متفاوت هستند. بنابراین نمونه­ای از یک فولاد هدفمند پس از عملیات­های جوشکاری و پرس گرم تولید شد. در این مقاله نمونه­ای از فولاد هدفمند با فاز باینیت در وسط و فاز آستنیت و فریت در طرفین تولید شد و مقدار انتگرال J در حالت تقسیم­گر شیار، در حالتی که خواص در طول شیار به صورت هدفمند تغییر می­کند، مورد بررسی قرار گرفت و اثر تغییر عمق شیار  Uبر بار بحرانی شکست و مقدار بحرانی انتگرال J-مورد بررسی قرار گرفت. نمونه­های متعددی از فولاد هدفمند فوق تحت آزمایش تجربی قرار گرفت و با شبیه سازی نمونه­ها در نرم آفزار ABAQUS،­ بین نتایج تجربی و عددی تطابق خوبی بدست آمد. نتایج نشان دادند که با افزایش عمق شیار، مقدار بار بحرانی شکست کاهش و مقدار انتگرال J بحرانی (انتگرال J در بار بحرانی شکست، Jcr) افزایش می­یابد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1]   Chen Y. H., Lu T. J., On the path dependence of the J-integral in notch problems. International Journal of Solids and Structure, Vol.41, pp. 607-618, 2004.
[2]   Matvienko G., Morozov E.M., Calculation of the energy J-integral for bodies with notches and cracks. International Journal of Fracture, Vol. 125, pp. 249-261, 2004.
[3]   Filippi S., Lazzarin P., Distributions of the elastic   principal stress due to notches in finite size plates and rounded bars uniaxially loaded. International Journal of Fatigue, Vol. 26, pp. 377-391, 2004.
[4]   Berto F., Lazzarin P., between J- integral and the strain energy evaluated in a finite volume surrounding the tip of sharp and blunt V-notches. International Journal of Solids and Structure, Vol. 44, pp. 4621-4645, 2007.
[5]   Barati E., Alizadeh Y., Aghazadeh J., Relationship between J-integral and averaged strain-energy density for U-notches in the case of large control volume under Mode I loading, Engineering Fracture Mechanic, Vol. 78, pp. 1317-1322, 2011.
[6]   Livieri P., A new path independent integral applied to notched components under mode I loadings. International Journal of Fracture, Vol. 123, pp. 107-125, 2003.
[7]   Corurtin S., Gardin C., Bezine G., Ben H., Advantages of the J integral approach for Calculating stress intensity factors when using the commercial finite element software ABAUQS. Engineering Fracture Mechanic, Vol. 72, pp. 2174-2185, 2005.
[8]   Barati, E. Evaluation of J-integral in specimens with U-notches under bending. Mechanical Engineering Department, Amirkabir University of Technology”. PhD thesis, 1389.
[9]   Aghazadeh Mohandesi J., Shahosseinie M. H., Transformation Characteristics of Functionally Graded Steels Produced by Electroslag Remelting. Metallurgical and Materials Transactions A, Vol. 36A, pp. 3471-3476, 2005.
[10]              Aghazadeh Mohandesi J., Shahosseinie M. H., Parastar Namin R., Tensile Behavior of Functionally Graded Steels Produced by Electroslag Remelting. Metallurgical and Materials Transactions A, Vol. 37A, pp. 2125-2132, 2006.
[11]              Nazari A., Aghazadeh J., Riahi S., Effect of Layers Position on Fracture Toughness of      Functionally Graded Steels in Crack Divider Configuration. Journal of Materials & Technology, Vol. 27, pp. 443-452, 2011.
[12]              Monajjem H., Samareh Salavati Pour H., Alizadeh Y., Effect of notch depth and notch root radius on the J-integral in the plates made of functionally graded steel, In The 4th International Conference on "Crack Paths" (CP 2012), Gaeta, Italy, 2012.
[13]              Samareh Salavati Pour H., Alizadeh Y., Berto F., Abolghasemzadeh M., Relationship between Charpy Impact Energy and Notch Tip Position in Functionally Graded Steels. In The 4th International Conference on "Crack Paths" (CP2012), Gaeta, Italy, 2012.  
[14]                Salavati, H., Y. Alizadeh, and F. Berto. Fracture Assessment of Notched Bainitic Functionally Graded Steels under Mixed Mode (I+ II) Loading. Physical Mesomechanics, Vol. 18, No. 4, pp. 307-325, 2015.
[15]              Salavati, H., Y. Alizadeh, and F. Berto. Local Strain Energy Density Applied to Bainitic Functionally Graded Steels Plates Under Mixed-Mode (I+ II) Loading. Acta Metallurgica Sinica (English Letters), Vol. 28. No. 2, pp. 164-172, 2015.                      
[16]              ASTM E1820, Standard test method for measurement of fracture toughness, annual book of ASTM standards, ASTM, Philadelphia, PA, 2001.