Skip to main content
SUPERVISOR
Navid Saeidi,Mostafa Jamshidian,Saeed ZeiaeiRad
نوید سعیدی (استاد مشاور) مصطفی جمشیدیان (استاد مشاور) سعید ضیائی راد (استاد راهنما)
 
STUDENT
Manizheh Aghaei
منیژه اقایی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Doctor of Philosophy (PhD)
YEAR
1393

TITLE

Experimental and numerical analysis of exteremly low cycle fatigue in dual phase steel
: Extremely low cycle fatigue (ELCF) is a cyclic loading in which loads are larg and strain control, strains are in plastic area and high above the yield point. Speciman life is less than 1000 cycles (in some defenitions less than 100 cycles). Because extremely low cycle fatigue is a relatively new topic, in this research ELCF of dual phase steel sheet was investigated. In this thesis, investigation was carried out from two perspectives: experimental and finite element simulation in order to obtain a suitable material model (elastic-plastic and damage model) for predicting extremely low cycle fatigue (ELCF) in dual phase steel to determine hysterzis diagram, life-strain diagram and damage initiation and propagation mechanisms and compare them with the experiment. Experiments included standard tensile tests to measure mechanical properties and material parameters and ELCF tests to achieve the specimen life, hysterzis and life-strain diagrams. By performing a uniaxial tensile test, the main properties of the material used in this thesis were determined as follows: yield stress 382 MPa, ultimate strength 648 MPa and elongation of 30%. Extremely low cycle fatigue tests were performed for displacement ±0.22 to ±0.4 mm and the average of the tests performed, showed that the fatigue life of the samples varies from 198 to 1999 cycles. After that, fracture surface of test specimens were investigated for damage mechanism with scanning electron microscopy (SEM). Simulation was performed in ABAQUS software by writing a user subroutine (VUMAT). In this way, after choosing an appropriate representative volume element (RVE), hardening behavior of martensite phase was defined by means of Rodrigues equations and a combined hardening coupled with modified Lemaitre damage model was used for ferrite phase defined in VUMAT code while loading and meshing were defined on a 2D plane strain model. For verification of the modelling several RVEs were chosen and simulated. At the end, the life-strain and the hysterzis diagrams and damage mechanisms that were obtained from the simulation were compared with experimental results. It was done for the selected representative volume element with dimensions of 25 × 25 ?m 2 . Very good matching of simulation and experimental results was observed with an error of less than 5%. Keyword: dual phase steel, combined hardening, modified Lemaitre damage model, exteremely low cycle fatigue, damage and fracture mechanism. :
: خستگی بسیار کم­چرخه نوعی بارگذاری سیکلی است که در آن بارها بزرگ و از نوع کرنش-کنترل است. در این بارگذاری، کرنش­ها در محدوده­یپلاستیک و معمولاً چند برابر کرنش در نقطه­ی تسلیم و عمر قطعه کمتر از 1000 سیکل(در برخی تعریف­ها کمتر از 100 سیکل) می­باشد. به جهت جدید بودن مبحث خستگی بسیار کم چرخه، در این تحقیق بررسی این نوع خستگی برای ورق فولاد دوفازی پر استحکام انجام شده است. این بررسی از دو منظر آزمایش و مدل­سازی اجزای محدود انجام شده تا ضمن رسیدن به مدل ماده مناسب (مدل الاستیک-پلاستیک و آسیب) برای پیش­بینی این نوع رفتار خستگی در فولاد دوفازی، منحنی هیسترزیس، منحنی کرنش-عمر و مکانیزم­های شروع و رشد آسیب پیش­بینی و با آزمایش اعتبار سنجی شود. آزمایش‌ها شامل آزمایش­های استاندارد کشش برای تعیین خواص مکانیکی و ضرایب ثابت ماده و آزمایش­های خستگی بسیار کم­چرخه برای بدست آوردن عمر قطعه و رسم منحنی­های هیسترزیس و کرنش-عمر می­باشند. انجام آزمایش کشش ساده، خواص اصلی ماده مورد استفاده در این رساله را به این ترتیب مشخص نمود: تنش تسلیم 382 مگاپاسکال، استحکام بیشینه 648 مگاپاسکال و ازدیاد طول 30%. آزمایش­های خستگی بسیار کم­چرخه برای جابه­جایی 22/0± تا 4/0± میلی­متر انجام گرفت و میانگین آزمایش­های انجام شده نشان داد عمر قطعه از 198 تا 1999 چرخه بارگذاری متغیر است. پس از انجام آزمایش­ها، بررسی نمونه­ها از نظر مکانیزم شروع و رشد آسیب به کمک میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) انجام شد. مدل‌سازی در نرم‌افزار آباکوس و به کمک نوشتن زیر برنامه­ی VUMAT صورت گرفت. به این ترتیب که پس از انتخاب یک حجمک نمونه با اندازه­ی مناسب، به کمک روابط رودریگز برای فاز مارتنزیت و ترکیب هم­زمان سخت­شوندگی ترکیبی با مدل آسیب لمتر اصلاح شده برای فاز فریت، مدل ماده برای هر دو فاز حجمک نمونه که نماینده فولاد دوفازی است تعریف شد. بارگذاری و شبکه­بندی برای مدل دوبعدی در حالت کرنش صفحه­ای انجام گرفت (به جهت راستی­آزمایی مدل کرنش صفحه‌ای، نتیجه­ی مدل­سازی چند حجمک نماینده با یکدیگر مقایسه شد). در انتها صحه­سنجی نتایج مدل­سازی و آزمایش­ها از منظر رفتار تنش-کرنش و مکانیزم­های آسیب برای بارگذاری کشش ساده و منحنی هیسترزیس پایدار شده و مکانیزم­های آسیب برای بارگذاری خستگی بسیار کم­چرخه انجام گرفت. این صحه­سنجی برای حجمک نماینده انتخاب شده با ابعاد 25×25 میکرومتر مربع انجام شد و هم‌خوانی بسیار خوب نتایج حاصل از مدل­سازی و آزمایش با خطای کمتر از 5% مشاهده شد. کلمات کلیدی: فولاددوفازی، سخت­شوندگی ترکیبی، مدل آسیب لمتر اصلاح شده، خستگی بسیار کم­چرخه، مکانیزم آسیب و شکست.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی