کد مقاله کد نشریه سال انتشار مقاله انگلیسی نسخه تمام متن
6758071 1431213 2018 15 صفحه PDF دانلود رایگان
عنوان انگلیسی مقاله ISI
Two simplified methods for fatigue crack growth prediction under compression-compression cyclic loading
ترجمه فارسی عنوان
دو روش ساده‌سازی‌شده برای پیش‌بینی رشد ترک خستگی تحت بارگذاری دوره ای فشاری-فشاری
کلمات کلیدی
رشد ترک خستگی، فشار دوره ای، بار بازشدگی ترک، عامل شدت تنش
فهرست مطالب مقاله
چکیده 

کلمات کلیدی

1.مقدمه

2.    روش شناسی پیش بینی عمر

2. 1. مدل جدید نرخ رشد ترک برای فشار دوره ای

شکل 1. بارگذاری معمول کشش دوره ای و فشار دوره ای

2. 2. محاسبه SIF K تحت فشار دوره ای

شکل2. توزیع تنش و ناحیه پلاستیک شماتیک در جلوی یک شکاف نوک تیز برای مصالح الاستیک-کاملا پلاستیک تحت کشش و فشار دوره ای

2. 3. روش های ساده سازی شده برای SIF Kop بازکننده ترک

شکل 3. تصویر شماتیک مدل ترک واقعی و مجازی (26)

3. نمایش و اعتبارسنجی روش 1: روش اجزاء محدود

3. 1. توصیف آزمایش رشد ترک خستگی (4)

شکل 4. قسمت دوره بار اعمال شده که در آن ترک باز می باشد

شکل 5. پیکربندی نمونه با ترک های دولبه

جدول 1. اندازه های هندسه نمونه و پارامترهای بارگذاری خستگی

شکل 6. نتایج آزمایش منحنی a-N

3. 2. روش اجزاء محدود برای تخمین بار بازشدگی ترک در آزمایش

شکل 7. نتایج آزمایش da/dN_a

جدول 2. پارامترهای فولاد HTS-A

شکل 8. مدل اجزاء محدود برای نمونه

شکل 9. بار بازشدگی ترک در مقابل کوچترین اندازه مش در منطقه نوک ترک

3. 3. نتایج پیش بینی عمر خستگی

جدول 3. بارهای بازشدگی ترک برای اندازه های ترک مختلف

شکل 10. منحنی بارهای بازشدگی ترک در مقابل اندازه های ترک مختلف

شکل11. مقایسه نتایج آزمایش با نتایج پیش بینی

شکل 12. نتایج داده های آزمایش با نتایج پیش بینی

جدول 4. مقایسه طول های ترک نهایی با نتایج آزمایش

4.    نمایش و اعتبارسنجی روش دوم: روش تحلیلی

4. 1. تخمین طول نهایی ترک

شکل 13. تصویر تخمین اندازه نهایی ترک در مقایسه

4. 2. بار بازکننده ترک برای طول ترک های مختلف

4. 3. نتایج پیش بینی عمر خستگی

شکل 14. تصویر شماتیک بار بازشدگی ترک با طول ترک

شکل 15. مقایسه داده های آزمایش با نتایج پیش بینی

شکل 16. مقایسه داده های آزمایش با نتایج پیش بینی

جدول 5. مقایسه طول ترک های نهایی با نتایج آزمایش

5. جمع بندی

شکل 17. مقایسه نتایج روش اجزاء محدود با نتایج روش تحلیلی
ترجمه چکیده
وسایل زیر آبی و زیردریایی ها طی دوره عمر خود در معرض بارگذاری دریایی از نوع فشاری دوره ای هستند که کاملا با کشتی ها و سکوهای تحت بارگذاری خمشی و کششی متفاوت است. مطالعه تکثیر ترک خستگی تحت بارگذاری فشاری به منظور ارزیابی عمر خستگی سازه های زیرآبی و زیردریایی بااهمیت می باشد. در ابتدا، روش شبیه سازی اجزاء محدود (FEM) و یک روش ساده سازی شده تخمین تنش برای تحلیل مؤثر رشد ترک خستگی پیشنهاد می شوند. در روش شبیه سازی اجزاء محدود، بارهای بازکننده ترک های دارای طول مختلف به جای محاسبه گرداب پلاستیک در نوک ترک با تکنیک آزادسازی گره، به صورت تکی محاسبه می شوند که باعث صرفه جویی زیادی در زمان محاسباتی می‌شود. سپس عمر خستگی تحت فشار دوره ای براساس مدل جدید منحنی نرخ رشد ترک خستگی برای فشار دوره ای پیش بینی می شود. ضمنا روش تحلیلی یک تخمین مهندسی برای رشد ترک خستگی تحت فشار با دامنه ثابت است. در این روش، بار بازکننده ترک براساس تقارن فشار و کشش تخمین زده می‌شود. سپس عمر خستگی تحت فشار دوره ای برپایه مدلی جدید برای فشار دوره ای پیش بینی می شود. در نهایت، به عنوان نمونه پیش بینی عمر خستگی یک نمونه دو لبه تحت بارگذاری فشاری دوره ای به منظور نشان دادن روند تحلیل دو روش ساده سازی شده انجام می شود. با مقایسه نتایج پیش بینی شده با داده های آزمون، دریافت می شود که منحنی a-N و طول نهایی ترک به دست آمده از این دو روش با داده های آزمایش مطابقت دارند. بنابراین روش اجزاء محدود و روش تحلیلی برای پیش بینی رشد ترک خستگی در سازه های واقع در عمق آب که تحت بارگذاری دوره ای فشاری هستند معقول و امکان پذیر می باشند.
موضوعات مرتبط
مهندسی و علوم پایه سایر رشته های مهندسی مهندسی عمران و سازه
پیش نمایش مقاله
دو روش ساده‌سازی‌شده برای پیش‌بینی رشد ترک خستگی تحت بارگذاری دوره ای فشاری-فشاری
چکیده انگلیسی
Submersibles and submarines are subject to cyclic compressive sea loading during their service life, which is quite different from the ships and platforms under tensile and bending loading. It is important to study the fatigue crack propagation under cyclic compression in order to assess the fatigue life of the submersible and submarine. An extended McEvily model is proposed for the fatigue crack growth prediction under cyclic compression-compression loading. First, Finite Element Method (FEM) simulation and a simplified stress estimation method are proposed for efficient fatigue crack growth analysis. In the Finite Element Method simulation, the crack opening loads of different crack lengths are calculated individually instead of plastic wake calculation behind crack tip with node releasing technique, which will save a lot of calculating time. Afterwards the fatigue life under cyclic compression is predicted based on new fatigue crack growth rate curve model for cyclic compression. Meanwhile the analytical method is an engineering estimation for fatigue crack growth under constant amplitude compression. In this method, the crack opening load is estimated based on the symmetry of compression and tension. Then the fatigue life under cyclic compression is also predicted based on a new model for cyclic compression. Finally, fatigue life prediction of a double edged specimen under cyclic compressive loading is taken for example to illustrate the analysis procedure of two simplified methods. By comparing the predicted results with the test data, it is found that the a-N curve and final crack length by two methods are in good agreement with the test data, so the Finite Element Method and analytical method are reasonable and feasible for fatigue crack growth prediction of deepwater structure under cyclic compression.
ناشر
Database: Elsevier - ScienceDirect (ساینس دایرکت)
Journal: Marine Structures - Volume 58, March 2018, Pages 367-381
نویسندگان
, ,