Skip to main content
SUPERVISOR
Mahmoud Kadkhodaei,Hassan Khademi zadeh,Mohammad Mashayekhi
محمود کدخدایی الیادرانی (استاد مشاور) حسن خادمی زاده (استاد راهنما) محمد مشایخی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Majid Hamididadgar
مجید حمیدی دادگر

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1386

TITLE

Modeling High Cycle Fatigue Failure Using Continuum Damage Mechanics
High cycle fatigue is probably the most difficult phenomenon to handle within solid mechanics and is, by consequence, the main cause of failures of mechanical components in service. The difficulty comes from the early stage of damage which initiates defects at a very small micro- or nanoscale under cyclic stresses below the engineering yield stress.High-cycle fatigue is considered when the cyclic loadings induce stresses close to but below the engineering yield stress so that the number of cycles to initiate a mesocrack is “high,” that is larger than 105. The plastic strain is usually not measurable on a mesoscale but dissipation exists on a microscale to induce the phenomenon of damage.From the physical point of view, the repeated variations of elastic stresses in metals induce micro-internal stresses above the local yield stress, with dissipation of energy via microplastic strains which arrest certain slips due to the increase of dislocations nodes. There is formation of permanent micro slip bands and decohesions, often at the surface of the material, to produce the mechanism of intrusion-extrusion. After this first stage located inside the grains, where the microcracks follow the planes of maximum shear stress, there is a second stage in which the microcracks cross the crystal boundaries to grow more or less perpendicular to the direction of the maximum principal stress up to coalescence to produce a mesocrack. The two-scale damage model based o this idea, that, fatigue damage is localized at the microscopic scale, a scale smaller than the mesoscopic one of the Representative Volume Element (RVE), this three-dimensional two scale damage model has been proposed for High Cycle Fatigue applications and has been extended to anisothermal cases and then to thermo-mechanical fatigue. The modeling consists in the micromechanics analysis of a weak micro-inclusion subjected to plasticity and damage embedded in an elastic meso-element.The consideration of plasticity coupled with damage equations at microscale, altogether with Eshelby–Kr?ner localization law, allows computing the value of microscopic damage up to failure for any kind of loading, 1D, 2D or 3D, cyclic or random, isothermal or anisothermal, mechanical, thermal or thermo-mechanical. In this Paper, the continuum damage mechanics framework for high cycle fatigue initiated by Lemaitre and developed by R.Desmorat have been presented as a robust numerical scheme in order to validate the model numerically. To aim this target, a fully coupled constitutive two scale elastic-plastic-damage model is developed and implemented inside the finite element commercial code ABAQUS. Key Words: Damage Mechanics; High Cycle Fatigue; FEM analysis; Two Scale Damage Model
آسیب مواد فرآیندی است قابل رشد که با کاهش تدریجی مقاومت مکانیکی باعث زوال مواد می شود. مکانیک آسیب شاخه ای از مکانیک است که پارامترها و عوامل مکانیکی ناظر بر زوال ماده ی تحت بارگذاریهای مکانیکی را مورد مطالعه قرار می دهد. این پایان نامه به پیاده سازی عددی مدل شکست دو مقیاسی در خستگی های پرچرخه می پردازد. این مدل حاصل تلاشهای لمتر برای بررسی شکست در خستگی های پرچرخه است که توسط دسمورات توسعه یافته است. مدل معرفی شده در گام نخست به یک مدل عددی قابل پیاده سازی به صورت اجزای محدود تبدیل می گردد. سپس این مدل به صورت یک زیر برنامه با تکیه بر قابلیت تعریف ماده در نرم افزار آباکوس پیاده سازی می گردد. برای راستی آزمایی زیر برنامه نتایج حاصل از تحلیل اجزای محدود در نرم افزار با نتایج محققین مختلف مورد مقایسه قرار می گیرد. در اولین مقایسه، یک استوانه شیاردار برای بارگذاری بدون خستگی مورد استفاده قرار می گیرد پیش بینی محل بروز آسیب بحرانی با نتایج محققین دیگر مورد مقایسه قرار می گیرد. در دومین مقایسه استوانه ای جدار نازک تحت بارگذاری های همزمان خستگی دما و فشار مورد تحلیل قرار می گیرد و پیش بینی زمان وقوع شکست مورد ارزیابی قرار می گیرد. در ادامه مدل تائید شده برای تحلیل مدل شفت گرداننده پره های بالگرد تحت تنش های خستگی مورد استفاده قرار می گیرد. عمر روی گره هایی که دارای حداکثر و حداقل مؤلفه های تانسور تنش هستند محاسبه و از بین آنها محل بحرانی تعیین می شود. کلمات کلیدی: مکانیک آسیب، خستگی پرچرخه، شکست شبه ترد، خستگی ترمومکانیک، بالگرد

ارتقاء امنیت وب با وف بومی