مدل سازی تحلیلی، محاسباتی برای آزمون خستگی تسمه های آلومینیومی دارای روزنه تقویت شده با اتصال پیچ و انبساط سرد

در ساخت سازه های مکانیکی از قطعات زیادی استفاده می شود که به وسیله پیچ و مهره و یا پرچ به هم متصل شده اند. برای ایجاد این اتصالات نیاز به سوراخ است و وجود این سوراخ ها سبب تمرکز تنش و کاهش مقاومت سازه در برابر بارهای خستگی می شود. ایجاد میدان تنش پس مانده فشاری در اطراف سوراخ یک روش مناسب برای کاهش آثار تمرکز تنش می باشد. انبساط سرد فرآیندی است که این میدان تنش پس مانده فشاری را در اطراف سوراخی ایجاد می کند. ساز و کار دیگری که می تواند موجب تولید تنش های فشاری در نواحی اطراف سوراخ شود و سر پیچ و مهره است. در سال های اخیر تعدادی گزارش پژوهشی، تفسیر مثبت انبساط سرد و اتصال پیچ را در قالب نمودارهای تنش - عمر ارائه نموده اند. در راستای ایجاد مدل های نظری مناسب برای این نوع رفتار سازه ای، در این مقاله روابط تحلیلی مربوط به انبساط سرد با استفاده از تئوری پلاستیسیته گرادیان کرنش و با فرض کرنش صفحه ای به دست آمده است. ضمن در نظر گرفتن مدل انبساط سرد تاثیر کشش و بستن پیچ و مهره نیز مورد تحلیل قرار گرفته است. میدان تنش تسمه به طور نظری در اثر تأثیر هم زمان کشش، انبساط سرد و اتصال پیچ استخراج گردیده است. از سوی دیگر تحلیل های محاسباتی مشابه به کمک نرم افزار آباکوس انجام گردیده است. ضمن مقایسه نتایج تحلیل تنش محاسباتی - نظری از آن برای تخمین عمر تسمه استفاده شده است. نمودارهای تنش - عمر تحلیلی استخراج گردیده و میزان انطباق آن با نتایج تجربی بررسی شده است.

کلیدواژه ها:

انبساط سرد ، تنش پس ماند ، اتصالات پیچی ، کرنش صفحه ای ، تئوری پلاستیسیته گرادیان کرنش ، روابط تحلیلی ، نرم افزار المان که محدود ، منحنی تنش - عمر