بررسی اثر بارگذاری ضربه ای در فرآیند رشد ترک در فولاد فورجEA4T

نوع مقاله: مقاله مستقل

نویسندگان

1 دانشجو/دانشگاه فردوسی مشهد

2 دانشیار دانشگاه فردوسی مشهد، دانشکده مهندسی مکانیک

3 استادیار، دانشگاه فردوسی مشهد، دانشگاه مهندسی مکانیک

چکیده

با توجه به کاربرد گسترده‌ی مواد فلزی تحت شرایط بارگذاری ضربه‌ای در صنایع مختلف، در تحقیق حاضر فرایند رشد ترک در نمونه‌ی استاندارد خمش سه نقطه و در محدوده ی نرخ کرنش〖10〗^1-〖10〗^3 (1/s) ، برای فولاد فورج پرکاربرد در ساخت محور چرخ واگن، بررسی شده است. مقادیر تجربی بدست آمده در نتیجه‌ی اعمال انرژی ضربه معین با استفاده از آزمایش ضربه سقوط وزنه با مقادیر تحلیلی محاسبه شده به روش اجزای محدود برای نمونه مورد آزمایش مقایسه شده است. نتایج نشان می‌دهد که حد معینی از انرژی ضربه ای برای ایجاد ناحیه پلاستیک نوک ترک وجود دارد که می‌تواند موجب جوانه زنی ترک  گردد. چنانچه انرژی ضربه کمتر از حد تعیین شده باشد، بار ضربه‌ای موجب افزایش مقاومت در برابر رشد ترک و در نتیجه بهبود خواص ماده می‌شود. با اعمال انرژی ضربه بیش از حد تعیین شده، ترک در نمونه رشد خواهد کرد و نرخ رشد ترک با افزایش اندازه ی ناحیه ی پلاستیک نوک ترک کاهش می‌یابد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Jonson W (1972) Impact strength of materials. Edward Arnold Co.

[2] Meng Z, Pinsheng Y, Yuxu T, Yan L, Shupeng G (1999) An observation of crack initiation and early crack growth under impact fatigue loading. Materials Science and Engineering: Vol 271: 390–394.

[3] Iguchi H, Tanakat K, Tairaw S (1999) Failure mechanisms in impact fracture of metals. Faculty of Engineering, Niigata University, Nagaoka, Japan, Faculty of Engineering, Kyoto University, Kyoto, Japan.

[4] Johnson P, Zhang XP, Pluvinage (1999) Crack growth rate in impact fatigue and in programmed variable amplitude loading fatigue. Engineering Fracture Mechanics Vol 37(3): 519–525.

[5] Cohen A, Yalvac S (1992) Developent and application of an impact fracture test. MI 48674-1714 USA.

[6] Tanaka T, Kinoshita K, Nakayama H (1989) Fatigue crack growth and microscopic crack opening behaviour under impact fatigue load. International Journal of Fatigue Vol 11(2): 117–123.

[7] Nakayama H, Tozawa K, Hirano A (1987) Fatigue crack growth retardation due to the application of impact overloads. International Journal of Fatigue Vol 9(3): 163–168.

[8] Zhang M, Yang P, Tan Y (1999) Micro mechanisms of fatigue crack nucleation and short crack growth in low carbon steel under low cycle impact fatigue loading. International Journal of Fatigue Vol 21(8): 823–830

 [9] Qanti metri Lab of Chodan Foulad Khaiam Co. (2013) Iran, Mashhad. Khaiam st., 78.

[10] ASTM Standard E0008 (2009) Test methods for tension testing of metallic materials, Annual Book of ASTM Standards Vol 03.01.

[11] ASTM Standard E0023 (2009) Test Methods for Notched Bar Impact Testing of Metallic Materials Annual Book of ASTM Standards, Vol 03.01.

[12] ASTM Standard E 399 (2009) test method for linear-elastic plane-strain fracture toughness KIc of metallic materials, Annual Book of ASTM Vol 03.01.

[13] Williams J, Fatemi A (2007) Fatigue performance of forged steel and ductile cast iron crankshafts, The University of Toledo, Prepared for the Forging Industry Educational Research Foundation (FIERF).

[14] 3DS Dassault Systemes, Copyright 2002-2012, version 611. http://simulia.custhelp.com.

[15] Nguyen O, Repetto EA, Oritz M, Radovitzky RA (2001) A cohesive model of fatigue crack growth. International Journal of Fracture 110: 351–369

[16] Weisbrod G, Rittel D (2000) A method for dynamic fracture toughness determination using short beams. International Journal of Fracture 104: 89–103.