هََادتْْار
تحليل اجشاي محذود آسمون سختي پذيزي استانذارد بز روي فولاد S355 با استفاده اس مذل
Machnienko کينتيکي
آسؽ خً اجخًاجٍ، ػيذاحمذ جىبثؼلی جُُشمی*، حجيت داوؾ مىؾ

چکيذه
دس ايه تحميك تحليل اجضاي محذيد آصمًن ػختی پزيشي اػتبوذاسد، ثلًست حشاستی ي متبلًسطيکی ثب اػتفبدٌ اصٍ ورش ازرضاٍساجضاي محذيد ABAQUS اوجب گشزت. ث ايه مىظًس صيش سيال مىبػت ثش مجىبي مرذل ييىتيکریMacknienko ير لربدس ثرپيؾثيىی ميضان جضء حٍجمی ي ػختی زبصَبي ايجبد ؿذٌ دس حيه ػشمبيؾ پي ػت اػت، تؼشيف ي دس گرشدؽ الاعػربت دادٌ -َبي وش ازضاس ثکبس گشزت ؿذ. وتبيج ثذػت آمذٌ اص تحليل اجضاي محذيد ثب وتبيجً آصٍمبيـگبََی اػتخشاج ؿرذٌ اص مىربثغ مؼتجرش ي
َمچىيه مذل متبلًسطيٍکی ثکبس سزت دٍس وش ازضاس تجبسي JMATPRO ممبيؼر گٍش ديرذ. ايره وتربيج وـربن اص دلرت ثرب تش مرذل Machnienko وؼجت ث مذل ثکبس سٍزت دس وش ازضاس تجبسي JMATPRO داسدٍ ي ػلت ايه امش سا میترًان دس تؼشيرف دليركترشؿشايط اػتحبل دس ايه مذل ي خلًكی ػبصي مذل ثش اػبع وتبيج آصمبيـگبَی مبدٌ مًسد وظش دس ايه سيؽ جؼتججؼتجً ومًد .
اصُ ّاي کليذي: تحليل اجضاي محذيد، اػتحبل َبي زبصي، ػشمبيؾ پي ػتپيًػتٍ، مذل ييىتيکی

هحذٍد آسهََى
پيشگفتار
ػخت ؿذن دٍس ز دَرب ػمرذتب دس اثرش اػرتحبل سيرضػبختبس آػتىيت ث سيًض ػبختبسََبي مبستىضيت ي ثيىيرٍ ت دس حيه ػشمبيؾ سخ میدَذ. اص آوجبيی يٍ ػختی مًاد می-تًاوذ مؼيبسي جُت ثشآيسد ػبيش خًاف مکبويکی مچرَمچرًنًنممبيمت ث ػبيؾ ي اػتحکب يــی ثبؿذ[1] ايره مؼيربسسا میتًانٍ يکی اص اسصؿمىذتشيه مؼيبسَبي ػىجؾ خًاف مک بويکی م ًاد داوؼ ت. اص ػ ًي ديگ ش، ػ ختی پ زيشي مؼيبسي اػت ي ومبيىذٌ ػمرك ػرخت ؿرذٌ مربدٌ دس اثرشػشمبيؾ پي ػتٍپيًػتٍ اص دمبي ثب تب دمبي اتبق مری ثبؿرذ. اير ه لبثليررت ثطررًس مؼمررًل ثًػرريل يررک آصمررًن اػررتبوذاسد آصمبيـگبَ ی ثب ػشد يرشدن وم وٍر ثرب ؿرشايط مـرخق اص دمبيٍ آػتىيت ي اوجب آصمًن سيض ػختی ػىجی دس لارًل وم و اوجب مٍیپزيشد. ػلت محجًثيت ايه آصمًن لبثليت آنٍ دس ايجبٍد گؼتشٌ يػيؼی اص وشخ ػشمبيؾَب دس امتذاد وم و اػت ي ثبػث ايجبد سيض ػبختبسَبيی ثرب خرًاف مکربويکی متفبيت میگشدد. اص ايه سي آصمًن مزثًس ثر ػىرًان مؼير بس مُُمی دس لاشاحیََبي مُُىذػی جُت سػيٍذٍن ثر خرًافمکبويکی ي سيض ػبختبس مطلًة دس وظش گشزت میؿًٍد[2].
دس ػ بلَ بي اخي ش تحلي ل اج ضاي مح ذيد زشآيى ذََبيٍ ػمليبت حشاستی ثش اػبع مذلََبي ييىتيکر ی مختلرف ثرػىررًان سيؿرری مررًثش ي يبسامررذ دس يررٍبََؾ َض يىرر َرربي آصمبيـگبَ ی ثطًس گؼتشدٌ اي ثکبس گشزت ؿذٌ اػت .ثذيه-تشتيت امکبن ثشسػی دليك خًاف مکبويکی ي تحليل اثشات او اع ػمليبت حشاستی ثش اػتحبل َرب ي زربص ي ثرش محلرًلوُُبيی امکبن پزيش میثبؿذ[3]. دس ايه مير بن اوتخربة ورًعمررذل ييىتيکرری دس تحليررل دليررك خررًاف حبكررل اثررشچـمگيشي داسد .ثطًس يلی مذلََبي م جًد ثرشا ي تحليرل سزتبس اػتحبل دس زلضات ث دي دػتٍ يلی تمؼيم میؿرًوذ.
دػ ت ايل مٍ ذلیَ بيی اػٍ ت ي ث ش مٍجى بي محبػ جبت تشمًديىبميکی ثىيبن گزاؿت ؿذٌ ي دػت دي مرذلَ َرب يی ي ثش اػبع سياثط تجٍشثی مجتىی ثش دادٌ َبي آصمبيـرگب ی ايجبد ؿذٌ اػت. دػت ايل مذل ايذٌ آل خ اورذٌ مریؿرًدصيشا مؼتمل اص دادٌ َبي آصمبيـگبَ ی اػت ي تىُُب ثش مجىبي پبسمٍتشَبي تئًسيک ثذػٍت آمذٌٍ اص خرًاف مرًاد گؼرتشؽيبزت اػت. مذلی ي ث يػيل محبػجبت تشمًديىربم يکی ي ييىتيکی اػتًاس اػت مفُمفًُ زيضيکی ثيؾتشي وؼرجت ثرثرٍمذلََبي تجشثی داسد .دس ػيه حبل ثذػرت آيسدن تمربمی پبسامتشَبي اػبػی مًسد ويبص ثشاي مًاد تجربس ي ثرب گؼرتشٌيػيؼی اص تشييجبت ؿيميبيی ثؼيبس مـکل اػرت. ثىربثشايه محمميه ثؼيبسي ترعؽ ومر دٌ اورذ ترب مرذلَ َرب ي تجشثر ی متفبيتی سا ثش مجىبي وترب يج آصمبيـرگب ی گؼرتشؽ دَىرذ
.[3-6]
دس ايه پظيَؾ، تعؽٍ ثش ايه اػت يريرٍ اص مرذل ييىتيکر ی oMachnienk [7] ي ثش اػربع داد َرب ي آصمبيـرگبَ ی ي سياثط تجشثی ايجبد ؿذٌ اػت، ث مىظًس تحليل اػرتحبل -َبي زبصي ي پشايىرذگ ی ػرخت یٍ وُُرب يی حبكرل اص آوُُرب دسآصمًن ػختی پرز يشي اػرتبوذاس د اػرتفبدٌ گرشدد. دس اير ه ساػتب ثب ممبيؼ وتبيج حبكل ثب وٍتبيج آصمبيـگبَ ی مؼتجرش يوتبيج حبكل اص مذلَبي ديگش ث اسصيبثی يبزت َبي تحلير ل اجضاي محذيد میپشداصيم.

ضثي ساٍسي اجشاي هحذٍٍد:
ذِسٌِّذسِ الواى تٌٌذي هذل:
ث مىظًس ازضايؾ ثبصدٌ محبػجبتی، تحلير ل حشاستر ی ي سير ض ػٍبختبسي آصمًن ػختی پزيشي اػرتبوذاسد ، ثرب اػرتفبدٌ اصيک مذل متمبسن محًسي، دس ورش ازرضاس اجرضاي محرذي د ABAQUS اوجب گشزرت. ؿرکل 1( ؿرمبٍ ي يلر ی ي وحرًمؾثىذي لطبع مذل ؿرذٌ اص وم ورومًورٍ سا ثر مرشاٌ ؿرشايطٌ مشصي اػمبل ؿٍذٌ وـبن میدََذ.
َمبنگ و ي دس ؿکل 1( مـربَ ذٌ مریؿرًد، وم ورومًورٍاػتبوذاسد ايه آصمًن يک ميل ث لطش 25 ميليمتش ي لارًل100 ميليمتش میثبؿذ. ايه ومٍ وومًوٍ پرغ اص لرشاس گرشزته دسدمبي آػتىيتتٍ يريرٍ حرذيد 900 دسجردسجرٍ ػربوتيگشد اػرت يآػتىيت ؿذن يبمل ث مذت 20 دليٍمر ثر يػريل ير ک ز اسٌ اػٍتبوذاسد آة ثب دمبي 25 دسج ػٍربوت يٍگشٍاد اص پرٍب ييهٍ خًىک می گرشدد [2 ي 4] . ومرب مختلرف وم ور ثؼرت ثرمًلؼيت وؼجت ثثٍ اوتُُبي ػشد ؿذٌٍ وشخ ػٍشمبيؾََبيی ثيه 2 تب 225 دسجٍ ػبوتيگشاد ثش ثبوي سا تجشث میيىىرذ [8].
پغ اص ػشد ؿذن تب دمبي محيط، ثثٍ مىظًس حرز اثرشاتيشثه صدايی ي ويض ثذػت آيسدن ػطًح مرًاص ي يريرٍ مرًسدويبص تؼت ػختی ػىجی اػت، ػطًح جبوجی ػرى صوری دس ايه تحمٍيك، المبن ثىذي ثب ت ج ث ميضان ػى صوی دس ػطح وم و ي تغييش گشاديبن دمبيیٍ يٍ اص دسين ثر ػرمتخبسج وم و ازضايؾ میيبثذ، تغييش میٍيىذ. ث ػجبسٍت ديگرشومب مًسدٍ اََميت ثب المبنََبي ثرب اثؼربد يرًچکتش تخمريه صٍدٌ ؿذٌ تب ثتًان همه يبَؾ صمبن مًسد ويبصٍ ثشاي تحليل ث دلت مىبػجی دس وتبيج وُُبيی دػت يبزت .ث ايه مىظًس اص المبنَبي چُُبس هلؼٍی متمبسن محًسي اص وًع DCAX4 جُت المبن ثىذي لطؼ اػتفبدٌ گشديذ.

هذل تحليل حزارتي:
ثب ت جتًجٍ ثرثرٍ ؿرشايط مؼربلمؼربلٍ دس ايره تحمير ك اص ير ک مرذلحشاستی گزسا2 ثرثرٍ كرًست متمربسن محرًسي دس ورشٍ ازرضاساجضاي محذيد ABAQUS اػرتفبدٌ گشد ير ذ. مؼبدلر يلری سػبوؾ حشاستی گزسا ثثٍ زش يلی صيش میثبؿذ:
(1)

هََادتْْار
578688225681

میگشدد ي آصمًن ػختی ػىجی دس زًاكل خبكی وؼرجتثثٍ اوتُُبي وم وومًوٍ اوجب میپزيشد.

ضکل)1(- ضواي کلي آسهَى استاًًذارد سختي پذيزي حَ هص تٌذي قطاع هذل ضذُ اس وًَوًَِ تِ وزاُ ضزايط هزسي
اٍعوالُ ضذُ
يرريررٍ دس آن CP(T) ،ρ(T) ي λ(T) ثررثررٍ تشتيررت ومبيىررذٌ چگبلی، گشمبي ييٍظٌ ي سػبوؾ حشاستی مبدٌ مًسد وظش اػت ي َمگی ياثؼت ث دمرب مریثبؿرىذ. ترش Q(r,t) دس ػرمتساػت ايه مؼبدل مشث ث مىجغ حشاسٍتی داخلر ی وبؿر ی اص گشمبي وُُبن تغييشاتً زربص يٍ اػرت ير ثر ػلرت يرًچکی وؼجت ث اوتمبل حشاست ث ػمت مشصََب دس اير ه تحمير ك اص اثشات آنٍ كش وظش ؿذٌ اػت.
ساثط 1( ثًػيل ؿش ايلي اي ي ثش مجىبي آن دس ؿرشيعٍتحليل حشاستی دٍمب دس م جب يکؼٍبن ي مؼبدل 900 دسج ػبوتيگشاد اػت ي َمچَىيه ؿشايط مشصي مىبػرت تکم ير ل میگشدد. دس ايه تحميك ؿٍرشا يط مرشص ي اص ورًعDrichlet ، Neumann ي Newton ي اوتمبل حشاست اص وًع َمشزرت يتبثؾ سا دس وظش میگيشوذ ثثٍ كًست صيش مًسد اػتفبدٌ لرشاسگشزت [10 ي 11]:

)2

دس ايه ساثطساثطٍ α هشيت َمشزتی، ε هشيت تبثؾ ثرب زرشمايؼيذ ؿذن ػطح وم و دس دمبي ثب دس حرذيد 8/0( ي σ
ثبثت اػتفبن– ثًلتضمه (4−σ = 5.67×10−8 W m−2 K) می-ثبؿذ .هشيت َمشزتی ثشاي ػطًح جبوجی دٍس تمبع ثب رًا (250 W/(ΟC m ي ثرشاي ػرطح ص ير شيه ير دس تمربع ثربمحيط خىک يىىذٌ اػت ثلًست متغييش ثرب دمربي ػٍرطحٍخىک ؿ وذٌ ي مطبثك ؿکل 2( اوتخبة گشديذ. ثب ت ج ثر
هحذٍٍد
-448563225505

ؿکلٍ ز اسٌ آة، تغييش دس لذست خىٍک يىىذگی وؼرجت ثر 3( زبكلٍ اًص محًس تمبسن يجًد داسد ي ايه ياثؼرتگی مطربثكٍ ساثط صيش ثلًست يک هشيت لحبظ گشديذ [8، 13 ي 14]:

ضکل)2(- تغييزات ضزية ّوزفتي ف ارُ آب هَرد استفادُ در آسهََى استاًًذارد سختي پذيزي تا دها [13]

خًاف زيضيکی- حشاستی مرًسد اػرتفبدٌ دس ؿرجيٍ ػربص ي اجضاي محذيدٍ ثلًستی ييٍ دس جذيل 2( مـبَ ذٌ میؿرًدثلًست ياثؼت ثب دمب تؼشيف گشديذ [12، 15]. هذل هتالََرصيکي:
خََاظ فيشيکي ٍ حزارتي هذل:
ثثٍ مىظًس مذل يشدن اوتمربل حرشاست مرذل مرًسد وظرش اصخًاف زيضيکی ي حشاستی زر دS355 ثرب تشي يجر ی يريرٍ دسجذيل 1( مـبَ ذٌ میؿًد اػتفبدٌ گشديذ.

جذٍٍل)1(- تزکية ضيويايي فََلاد S355 [12، 15]
ػىلش C Mn Si Cr Ni Al P S
دسكذ يصوی 0/19 1/05 0/2 0/08 0/11 0/006 0/028 0/02
جذٍٍل)2(- خََاظ فيشيکي – حزارتي فََلادS355 هَرد استفادُ در تحليل اجشاي هحذٍٍد [12، 15]
دمب T(oC) سػبوبيی حشاستی λ (W/m oC) چگبلی
ρ (kg/m3) گشمبي ييظييظٌ c (J/kg oC)
20 52/0 7800 650
200 49/0 7800 650
1000 26/5 7800 650
1477 33/5 7800 650
1502 34/0 7300 745
1527 34/0 6800 840

هَادتْار
هحاسثات هزتََطِ تِ فاسّاا ي ايجااد ضاذُ در حايي سزهايص پي ستَستِ:
ث مىظًس محبػج جضء حجمی زبصََبي ايجبد ؿذٌ ؿربمل
زٍشيت، پشليت ي ثيٍىيت( لای تغيير ش حبلرت َربي وفرًر يٍ اص م ذل ييىتيک ی Machnienko [7] ي وم ًداس اػ تحبل دس ح يه ػرشمبيؾ پيًػ تتٍ اي ي ٍ دس ؿ کل 3(- ال ف( مـبَ ذٌ میؿًد [12، 14] اػتفبدٌ گشديذ. لاجك ايه مذٍل جضء حجمی سيض ػبختبسََبي وفًري سا میتًان دس زبكرل –
َبي دمٍبيی ثيه آغبص ي پبيبن اػتحبلاػتحبلٍ اص لاشير ك ساثطرساثطرٍ ص ير ش محبػج ومًد [7]:
(4)

2065021352326

ييٍ دس آن

جضء حجٍمی مشث ثثٍ i امر يه زربص پرغ اصػشمبيؾ وُُبيی اػت ي ممربد يشً آن لاجرك آوبل يضََرب ي سير ض ػبختبسي آصمبيـگبَ ی ثلرًست تربثؼی اص صمربن ص ثرشا ي ػشمبيؾ اص 800 تب 500 دسجٍ ػبوتيگشاد 5(-(t8 مـخق میگشدد ي ممبديش آن دسٍ ؿکل 3(- ة( ومبيؾ دادٌ ؿرذٌاػت. َمچىيه دس ساثط ثب

جضء حجمی زبص آػىتيت ثبلی مبوذٌ تب دمبي ؿرشيع اػرتحبل ي i ا ي ي ثرتشتيت دمبََبي آغبص ي پبيبن تغييش حٍبلت وفًري مرًسد وظرٍش اػت ييٍ ممبديش آن لاجك ومًداس ػشمبيؾ پي ػت اي ي دس ؿکل 3(- الف( مـب ذٌ میگشدد محبػج مًیؿٍرًد. َرم-چىيه هشيت k ػذدي ثيه 5/2 ي 3 گرضاسٍؽ ؿرذٌ ير دسايه تحميك 75/2 مىظًس گشديذ[12، 15].
ثثٍ مىظًس محبػجمحبػجٍ جضء حجمی زبص مبستىض يرت ايجربد ؿرذٌحرريه تغييررشٍ حبلررت غيررش وفررًري اص مررذل -Koistinen Marburger ث زش صيش اػتفبدٌ گشديذ[16]:
(5)

دس ايه سٍاثطساثطٍ k تبثؼی اص دمبي آغبص ي پبير بن اػرتحبلاػرتحبلٍ غ ير ش وفًري ث زش صيش اػت:
(6)

دس ايه ساثط

ممذاس حرذايرش جرضء حجمری ممکر ه ثشاي زبٍص مبسٍتىضيت اػت ي ثطًس مؼمٍرًل دس دمربي پب يربن اػتحبل مبستىضيتی 99% دٍس وظش گشزت میؿًد.

)الف(

)ب(
ضکل)3(-)الف( وََدار استحالِ در حيي سزهايص پيَ ستِ فََلاد S355 )ب( وٍََدار تزکية ساختاري ْايٍي [12 14]

هحاسثات تغييزات سختي:
ث محن محبػج جضٍء حجمر ی زبصََرب ي مختلفر ی ير دسحيه ػشمبيؾ پيٍ ػت ايجبد میگشدوذ، ػختی يل حٍٍبكل اص ايه زبصَب لبثل محبػج خ اَذ ثًد. دس كرًست ی يرXm ، Xp ،Xb ي Xf ثثٍ تشتيت ومبيىذٌ جضء حجمی محبػجمحبػجٍ ؿرذٌثشاي زبصَبي مبستىضير ت، ثيىير ت، پشلير ت ي زشير ت پرغ اصػشمٍبيؾ تب دمبي محيٍط ثبؿىذ، ػختی يرلHv اص لاشير ك ساثط صيش لبثل محبػج اػت [16]:
(7)

دس اي ه ساثط ٍ ي

،

،

ث ٍ تشتي ت ػ ذد ػختی ييکشص مشث ث زبصََبي مبستىضيت، ثيىيت ي مخل زشيت- پشليت میًثبؿذٍ. مطبثك سياثط تجشثیMaynier ي دس صيش آمذٌ اػت ػختی َش زبص ثش اٍػبع تشييت ؿيميبيیٍ ي وشخ ػشمبيؾ دس دمبي 700 دسجٍ ػٍبوتيگشاد، يريرٍ ثرشايومب مختلف متفبيت اػت لبثل محبػج اوذ [18، 17]:
(8)

(9)

(10)

دس ايه سياثط حشي ومبيىذٌ دسكذ يصوی ػىبكش مختلرف يVr ومبيىذٌٍ وشخ ػشمبيؾ دس دمبي 700 دسجر ػربوتيگشادمیثبؿذ ي ياحذ آن دسج ػبوتيگشاد ثش ػبػتٍ اػت.

حًَحَُ اعوال هحاسثات هََرد ًياس:
ثب ت جتًجٍ ثثٍ ػرذ لبثلٍ ير ت راتر ی ورش ازرضاس اجرضاي محرذيد
ABAQUS دس ؿجي ػبصيَبي متبلًسطيکی، ايه لبثليت دس لبلت صيش سيالی مىبػت تًػط يبسثش ثشاي وش ازضاس تؼشير ف گشديذٍ.

صيش سيالَبيیٍ اص ايه دػتٍ دس وش ازضاس ريش ؿذٌ ثرثرٍيػيل يذََبيی ي ث صثربن ثشوبمر وًيؼری زشترشن تًػرطيٍبسثش و ؿت میؿًوذ لبثل اػمبل َؼتىذ. دس ايره تحميركٍث دليلً تغييش وشخ ػشمبيؾ دس حيه ػشد ؿذن يک ومط ثخلًف، ثثٍ مىظًس ازضايؾ دلرت محبػرجبت اص دي مشحلرمشحلرٍتحليل مجضا اػتفبدٌ گشديذ.



قیمت: تومان


پاسخ دهید