بررسی رفتار تناوبی پوسته‌های مکعبی از نوع SS316L تحت بارگذاری پیچشی خالص

علوم کاربردی و محاسباتی در مکانیک

مقاله 3، دوره 30، شماره 2 - شماره پیاپی 20، شهریور 1398، صفحه 33-46   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/fum-mech.v30i2.61821

نویسندگان

محمود شریعتی^{* 1}؛ امین صابر¹؛ کمال کلاسنگیانی²؛ هادی گلمکانی³

¹دانشگاه فردوسی مشهد

²فردوسی مشهد

³صنعتی شاهرود

چکیده

در این مقاله به بررسی تجربی و عددی رفتار تناوبی پوسته­های مکعبی SS316L تحت بارگذاری پیچش خالص پرداخته ‌شده‌است. آزمایش­های تجربی توسط دستگاه سرو هیدرولیک اینسترون 8802 و در شرایط بارگذاری گشتاور پیچشی- کنترل انجام ‌شده‌است. در این شرایط بارگذاری و براساس نتایج تجربی، با افزایش دامنۀ گشتاور پیچشی، به‌دلیل وجود تنش­های برشی بزرگ‌تر در ضخامت پوسته­ها، زاویۀ رچتینگ افزایش‌ پیدا می‌کند و عمر پوسته کاهش می‌یابد. همچنین تأثیر وجود گشودگی دایره‌ای و اندازۀ آن برروی رفتار رچتینگ پوستۀ مکعبی بررسی شد که باتوجه به نتایج تجربی مشاهده شد که حساسیت زاویۀ رچتینگ به گشودگی در موقعیت­های نزدیک به محل اعمال بار بیشتر می‌باشد و عمر پوسته در این شرایط کاهش می‌یابد. تحلیل عددی توسط نرم‌افزار آباکوس و بااستفاده از مدل سخت‌شوندگی غیرخطی همسان‌گرد/ سینماتیک انجام شد که درمقایسه با نتایج تجربی از مطابقت خوبی برخوردار بود.

کلیدواژه‌ها

پوسته مکعبی؛ بارگذاری پیچش خالص تناوبی؛ رچتینگ و نرم شوندگی؛ تحلیل عددی و تجربی

سایر فایل های مرتبط با مقاله

3-EA-Shariati - Nahayi2.pdf

مراجع

1. Chen, X., D.H. Yu, and Kim, K.S., "Experimental Study on Ratcheting Behavior of Eutectic Tin–lead Solder under Multiaxial Loading", Materials Science and Engineering:A, Vol. 406, No. 1, pp. 86-94, (2005).

2. Chen, X., Jiao, R. and Kim, K.S., "On the Ohno–Wang Kinematic Hardening Rules for Multiaxial Ratcheting Modeling of Medium Carbon Steel", International Journal of Plasticity, Vol. 21, pp. 161–184, (2005).

3. Kang, G., Li, Y. G., Zhang, J., Sun, Y. F. and Gao, Q., "Uniaxial Ratcheting and Failure Behaviors of Two Steels", Theoretical and Applied Fracture Mechanics, Vol. 43, pp. 199-209, (2005).

4. Kang, G., "Experimental Study on Ratcheting-fatigue Interaction of SS304 Stainless Steel in Uniaxial Cyclic Stressing", Materials science & engineering:A, Vol. 435-436, pp. 396-404, (2006).

5. Gao, B., Chen, X. and Chen, G., "Ratcheting and Ratcheting Boundary Study of Pressurized Straight Low Carbon Steel Pipe under Reversed Bending", International Journal of Pressure Vessels and Piping, Vol. 83, pp. 96-106, (2006).

6. Gao, H. and Chen, X., "Effect of Axial Ratcheting Deformation on Torsional Low Cycle Fatigue Life of Lead-free Solder Sn-3.5Ag", International Journal of Fatigue, Vol. 31, pp. 276-283, (2009).

7. Sun, G.Q. and Shang, D.G., "Prediction of fatigue lifetime under multiaxial cyclic loading using finite element analysis", Material & Design, Vol. 31, No. 1, pp. 126-133, (2010).

8. Elchalakani, M., Zhao, X. L. and Grzebieta R., "Variable Amplitude Cyclic Pure Bending Tests to Determine Fully Ductile Section Slenderness Limits for cCold-formed CHS", Engineering Structures, Vol. 28, pp. 1223–1235, (2006).

9. Elchalakani, M., "Plastic Mechanism Analyses of Circular Tubular Members under Cyclic Loading", Thin-Walled Structures, Vol. 45, pp. 1044–1057, (2007).

10. Chang, K.H., Pan, W.F. and Lee, K.L., "Mean mMoment Effect of Thin-walled Tubes under Cyclic Bending", Structural Engineering and Mechanics, Vol. 28, No. 5, pp. 495–514, (2008).

11. Rahman, S.M., Hassan, T. and Corona, E., "Evaluation of Cyclic Plasticity Models in Ratcheting Simulation of Straight Pipes under Cyclic Bending and Steady Internal Pressure", International Journal of Plasticity, Vol. 24, pp. 1756–1791, (2008).

12. Chang, K.H. and Pan, W.F., "Buckling Life Estimation of Circular Tubes under Cyclic Bending", International Journal of Solids and Structures, Vol. 46, No. 2, pp. 254–270, (2009).

13. Chen, X. and Chen, X., "Study on Ratcheting Effect of Pressurized Straight Pipe with Local Wall Thinning Using Finite Element Analysis", International Journal of Pressure Vessels and Piping, Vol. 139, pp. 69-76, (2016).

14. Kulkarnia, S.C., Desaia, Y.M., Kanta, T., Reddy, G.R., Prasad, P. and Vaze, K.K., "Uniaxial and Biaxial Ratchetting in Piping Materials—Experiments and Analysis", International Journal of Pressure Vessels and Piping, Vol. 81, pp. 609–17, (2004).

15. Shariati, M., Hatami, H., Yarahmadi, H. and Eipakchi, H.R., "An Experimental Study on the Ratcheting and Fatigue Behavior of Polyacetal under Uniaxial Cyclic Loading", Materials & Design, Vol. 34, pp. 302-312, (2012).

16. Shariati, M. and Hatami, H., "Experimental Study of SS304L Cylindrical Shell with/without Cutout under Cyclic Axial Loading", Theoretical and Applied Fracture Mechanics, Vol. 58, No. 1, pp.

35-43, (2012).

17. Shariati, M., Kolasangiani, K., Norouzi, G. and Shahnavaz, A., "Experimental Study of SS316L Cantilevered Cylindrical Shells under Cyclic Bending Load", Thin-Walled Structures, Vol. 82, pp. 124-131, (2014).

18. Shariati, M., Kolasangiani, K. and Golmakani, H., "Cyclic Behavior of SS316L Cylindrical Shells under Pure Torsional Load: An Experimental Investigation", Thin-Walled Structures, Vol. 109, pp. 242-250, (2016).

19. Zeinoddini, M., Mo’tamedi, M., Gharebaghi, S. A. and Parke, G.A.R., "On the Ratcheting Response of Circular Steel Pipes Subject to Cyclic Inelastic Bending: A Closed-form Analytical Solution", International Journal of Mechanical Sciences, Vol. 117, pp. 243-257, (2016).

20. Kreethi, R., Mondal, A.K. and Dutta, K., "Ratcheting Fatigue Behaviour of 42CrMo4 Steel under Different Heat Treatment Conditions", Materials Science and Engineering: A, Vol. 679, pp. 66-74, (2017).

21. Yuan, X., Yu, W., Fu, S., , Yu, D. and Chen, X., "Effect of Mean Stress and Ratcheting Strain on the Low Cycle Fatigue Behavior of a Wrought 316LN Stainless Steel", Materials Science and Engineering: A, Vol. 677, pp. 193-202, (2016).

22. ABAQUS Analysis User’s manual, v6.10.1, section 20.2.2: models for metals subjected to cyclic loading, (2010).