Skip to main content
SUPERVISOR
Mohsen Badrosamay,Mohammad Mashayekhi,Ehsan Foroozmehr
محسن بدرسمای (استاد مشاور) محمد مشایخی (استاد راهنما) احسان فروزمهر (استاد راهنما)
 
STUDENT
Amir Kamali Andani
امیر کمالی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1395

TITLE

Estimation of lifetime of Stainless Steel 316 produced by SLM method in fatigue loading with damage mechanics approach
Selective Laser Melting (SLM) is one of the additive manufacturing methods that is widely used in various industries, including automotive, turbine, medical and decorative applications. This research studies the prediction of failure in fatigue loading for 316 stainless steel produced by SLM using continuum damage mechanics. Empirical experiments are carried out on 316 stainless steel parts produced by SLM. Based on empirical observations, samples produced by SLM method show a semi-crisp behaviour due to high thermal gradients and inherent imperfections in the laser melting process. Experimental tests are used to investigate simple tensile test and low cycle fatigue loading. The tests are done on two sample groups. The first group is stainless steel 316, which is manufactured using traditional methods and is known as "Stainless Steel 316 under primary cold work". The second group is the stainless steel 316 produced by the SLM method, which is referred to in this research as "Stainless Steel 316 Printed". By experimental tests, parameters related to mechanical properties, isotropic and kinematic hardening and damage parameters are extracted for both sample groups. In numerical analysis, an algorithm for solving equations is introduced and then implemented in the commercial non-linear finite element software Abaqus/ Explicit through a VUMAT subroutine. Subsequently, the VUMAT ubroutine has been verified for various loading conditions. The two-scale damage model is applied to predict the behaviour of the material in the fatigue loading. Extracting the S-N curve and obtaining the fatigue life of the components in cyclic loading, is the results of this research. The results show that the fatigue life in samples taken by the SLM method is lower than the samples that product in the traditional methods. Keywords: Selective laser melting, continuum damage mechanics, 316 stainless steel, fatigue.
روش ذوب گزینشی به وسیله لیزر یکی از روش های ساخت افزودنی [1] است که کاربردهای فراوانی در صنایع مختلف از جمله صنایع خودروسازی، تولید پره توربین، پزشکی و مصارف تزیینی دارد. این پژوهش به پیش بینی شکست در بارگذاری خستگی کم چرخه برای فولاد زنگ نزن 316 تولید شده به روش ذوب گزینشی لیزر با استفاده از رهیافت مکانیک آسیب به دو روش عددی و تجربی می پردازد. ابتدا آزمون های تجربی بر روی قطعات فولاد زنگ نزن 316 تولید شده به روش ذوب گزینشی لیزری انجام می شود. بر اساس مشاهدات تجربی، به دلیل وجود گرادیان حرارتی بالا و نیز عیوب ذاتی موجود در فرآیند ذوب گزینشی لیزر، نمونه های تولید شده با این روش رفتار شبه ترد از خود نشان می دهند. از آزمون های تجربی می توان به آزمون کشش ساده، خستگی کم چرخه و پرچرخه اشاره نمود. این آزمون ها بر روی دو دسته نمونه انجام گرفته است. دسته اول، نمونه های فولاد زنگ نزن 316 بوده که با روش های سنتی تولید شده و در این پزوهش تحت عنوان "فولاد زنگ نزن 316 تحت کار سرد اولیه" شناخته می شود. دسته دوم، نمونه های فولاد زنگ نزن 316 تولید شده به روش SLM بوده که در این پژوهش تحت عنوان "فولاد زنگ نزن 316 پرینت شده" شناخته می شود. به روش تجربی، پارامترهای مربوط به خواص مکانیکی، کارسختی همسان و سینماتیک و پارامترهای آسیب برای هر دو دسته نمونه استخراج می شود. مطالعه عددی فرآیند آسیب در نمونه های تولید شده به کمک معادلات ساختاری بر مبنای تغییر مکان کوچک انجام گرفت. در تحلیل عددی، الگوریتم حل معادلات معرفی و سپس زیربرنامه آسیب مربوطه تدوین می گردد. سپس کارایی زیربرنامه تدوین شده در پیش بینی رفتار ماده تحت شرایط بارگذاری گوناگون محک زده می شود. مدل آسیب دومقیاسی لمتر پیاده سازی شده می تواند رفتار صحیح ماده در بارگذاری خستگی را پیش بینی نماید. استخراج منحنی S-N، به دست آوردن عمر قطعات در بارگذاری سیکلی به روش تجربی و عددی از نتایج این پژوهش است. نتایج نشان می دهد تنش حدی خستگی در نمونه های تولیدی به روش ذوب گزینشی لیزری کمتر از نمونه های تولیدی به روش سنتی است. کلمات کلیدی: فولاد زنگ نزن 316، فرآیند ذوب گزینشی لیزری، مکانیک آسیب، خستگی [1] .Additive Manufacturing

ارتقاء امنیت وب با وف بومی