تبلیغات
سیمرغ سعادت(بانک اطلاعاتی در مورد گزارش کار،تحقیق،آموزشی،مقاله،پروژه،پایان نامه،و...) - تحلیل خزش(بخش 1) Creep Analysis
----------------------------------- ---------------------------------------
سه شنبه 11 فروردین 1394

تحلیل خزش(بخش 1) Creep Analysis

   نوشته شده توسط: ادریس    نوع مطلب :تحلیل با آباکوس(abaqus) ،



 
>translator
Powered by Translate
>translator
 undefined 
Bookmark and Share

خزش (Creep) تغییر فرم دائم با گذشت زمان در یک ماده که تحت تنش یا نیروی ثابت قرار دارد، می باشد و این امر در دمای بالا (بیش از دمای تبلور مجدد) اهمیت بیشتری دارد. برای تعیین منحنی خزش مهندسی یک فلز، نیروی ثابتی را به یک نمونه کششی در دمای ثابت اعمال می کنند و کرنش نمونه بر حسب تابعی از زمان تعیین می گردد. در شکل روبرو شماتیک منحنی خزش نشان داده شده است.

همانگونه که در منحنی خزش مشاهده می شود، این منحنی از سه ناحیه مشخص تشکیل شده که عبارت است از:

ناحیه I : خزش اولیه / Primarycreep

ناحیه II : خزش ثانویه یا خزش حالت پایدار / Secondarycreep

ناحیه III : خزش ثالث / Tertiarycreep

01_abaqus_creep_curve

اگر شیب منحنی خزش بر حسب کرنش رسم شود، یک منحنی آهنگ خزش بر حسب کرنش کل بدست می آید که در شکل روبرو نشان داده شده است.

02_abaqus_creep_curve_steps

اولین مرحله خزش که خزش اولیه نام دارد، ناحیه ای است که کم شدن آهنگ خزش را نشان می دهد.

مرحله دوم خزش موسوم به خزش ثانویه دوره ای با آهنگ خزش ثقریباً ثابت است که از ایجاد تعادل مابین فرآیند های کارسختی و بازیابی نتیجه می شود.

مرحله سوم یا خزش ثالث عمدتاً در آزمایش های خزش با نیروی ثابت و تنش های زیاد در دما های بالا رخ می دهد. خزش ثالث هنگامی رخ می دهد که کاهش موثر در سطح مقطع به علت گلویی شدن یا تشکیل حفره ها به وجود می آید. خزش ثالث اغلب با تغییرات متالورژیکی مانند درشت شدن ذرات یا تغییرات نفوذی در فاز های موجود همراه است.

03_abaqus_creep_strain_time

04_abaqus_creep_strain_time



ماژول part

مدل یک لوله و سیلندر تحت فشار است که تحت دمایی خاص قرار دارد و شامل دو مرحله static analysis وanalysisVesselمیباشد که در ادامه درمورد انها توضیح داده میشود. ماژول part این امکان را به کاربر میدهد که به وسیله ی طرح هندسه قطعات/قطعات مجزایی به صورت مستقیم یا به وسیله وارد کردن هندسه از برنامهای مدل ساز دیگر ایجاد کرد.

05_abaqus_part

 

یک پارت به روش extrusion ایجاد کنید و در آن دو دایره هم مرکز به شعاع های .228 و.139 ایجاد کنید.

07_abaqus_circle

در Edit Base Extrusion عمق را 0.458 وارد کنید.

08_abaqus_extrude

سپس برای کشیدن ادامه قطعه نیاز به ایجاد یک صفحه و یک محور داریم که برای ان در منوی اصلی به روی Tools/Datum کلیک میکنیم و بعد از انتخاب offset from principal plane بر روی XZ Plane در زیر صفحه اصلی کلیک میکنیم.

09_abaqus_datum

سپس مقدار فاصله را برابر 0.528 قرار میدهیم و بر روی دکمه وسط موس کلیک میکنیم.

برای ایجاد محورTools/Datum را طی میکنیم و پس از ایجاد تنظیمات مانند شکل بر روی X-Axis کلیک میکنیم.

اکنون باید به شکل مشابه شکل زیر برسیم:

10_abaqus_plane

برای کشیدن ادامه شکل مسیر Shape-Solid-Extrude را طی میکنیم. سپس صفحه و محور ایجاد شده در مراحل قبل را انتخاب میکنیم تا وارد محیط اسکچ شویم.

در وسط محیط اسکچ یک دایره به شعاع 0.084را رسم میکنیم. سپس بر روی ِDone کلیک میکنیم و از پنجرهEdit Extrusion گزینه Blind را انتخاب کرده و عمق حجم را 0.35 وارد میکنیم توسط Flip جهت را به سمت نشان داده شده در شکل تغییر میدهیم و بر روی Done کلیک میکنیم.

10_1_abaqus_plane

برای ایجاد سوراخ در وسط لوله ایجاد شده، مسیرShape-Cut-Extrude را طی میکنیم و بر روی دایره و خط محور نشان داده شده در شکل کلیک میکنیم تا وارد محیط اسکچ شویم و یک دایره به شعاع 0.05 میکشیم و بر روی Done کلیک میکنیم.

11_abaqus_part

در Edit Cut Extrusion گزینه Blind را انتخاب و اندازه 0.528 را وارد میکنیم. برای گرد کردن مسیر نشان داده شده در شکل دستور Shape-Blend-Round/Fillet را اجرا کرده و شعاع فیلت را 0.04 وارد میکنیم.

12_abaqus_part

از منوی اصلی Shape-Cut-Extrude را انتخاب کرده و بر روی بالای قطعه و خط محور کلیک میکنیم. آنگاه در محیط اسکچ Create Lines-Connected را انتخاب و مسیر دوبعدی نشان داده شده در شکل را میکشیم و بر دکمه وسط موس به نشانه Done کلیک میکنیم.

13_abaqus_cut

در پنجره Edit Cut Extrusion بر روی Through All به نشانه بریدن قطعه تا انتها کلیک میکنیم. اگر همه مراحل را درست طی کرده باشیم به شکل زیر میرسیم.

14_abaqus_part


ماژول Property

در پنجره Edit Material مسیر Mechanical -> Elasticity-> Elastic را برای وارد کردن مدول یانگ و ضریب پواسون نسبت به دما به صورت زیر طی میکنیم.

15_abaqus_material

در پنجره Edit Material مسیر Mechanical->Expansion را برای وارد کردن خواص انبساطی جنس طی میکنیم و اعداد را وارد میکنیم.

16_abaqus_material

در پنجره Edit Material مسیرMechanical>Plasticity>Creep. را برای وارد کردن ضرائب ثابت خزش طی میکنیم.

17_abaqus_material_creep

درنهایت خواص را به قطعه نسبت دهید.


 ماژول Assembly

یک نمونه از قطعه را در محیط اسمبلی در حالت dependent یا independent وارد کنید.


 ماژول Step

از ماژول Step برای ایجاد و پیکره بندی مراحل یک انالیز و خروجی های درخواستی استفاده میشود.توالی Step شامل یک مسیر مناسب برای بدست اوردن تغییرات موجود در یک مدل مانند تغییرات بارگذاری و شرایط مرزی میشود.خروجی های درخواستی میتواند در بین Stepها تغییر کند.

از منوی اصلی در قسمت Module محیط Step را اننخاب میکنیم.

مسیرStep>Create را طی میکنیم تا وارد دستور Create Step شویم. نام Step را Pressure وارد میکنیم و نوع General را پذیرفته و از لیست Static General را انتخاب میکنیم:

General: ایجاد تحلیل های خطی و غیر خطی

Static General: در این تحلیل اثرات اینرسی نادیده گرفته میشود،این تحلیل میتواند به صورت خطی و غیر خطی انجام شود.در این تحلیل وابستگی رفتار ماده به زمان نادیده گرفته میشود.

در پنجره Edit Step مانند شکل عمل میکنیم:

18_abaqus_step_static

برای ایجاد گام تحلیلی دوم مجدداً مسیرStep>Create را طی میکنیم تا وارد دستور Create Step شویم.نام ان را Creep گذاشته نوع General را پذیرفته و از لیست Visco را انتخاب میکنیم:

Visco: کاربر برای مسائل تحت تنش شبه استاتیکی که پاسخ مساله وابسته به زمان است(خزش،تورم مصالح،ویسکوالاستیسیته،ویسکوپلاستیسیته دولایه)میتواند از این تحلیل استفاده کند.این تحلیل تا زمانی که اثرات اینرسی قابل چشم پوشی است معتبر است و میتواند خطی یا غیر خطی باشد.

در پنجره Edit Step مانند شکل ها عمل میکنیم:

19_abaqus_step_visco

20_abaqus_step_visco

در این قسمت برای تعیین خروجی های مورد نظر ابتدا باید یک set ایجاد کنیم، بنابراین از منوی اصلی مسیر Tools>Set>Create را طی میکنیم نام ان را Out گذاشته و بر روی Continue کلیک میکنیم. سپس نقطه نشان داده شده در شکل را انتخاب میکنیم.

21_abaqus_set

تعیین خروجی های مورد نیاز

از منوی اصلی مسیر Output>Field Output Requests>Manager را طی میکنیم. در پنجره باز شده Propagated را از قسمت Creep ویرایش میکنیم. در قسمت Stresses پیش فرض را قبول میکنیم.

در قسمت Strains تیک این سه قسمت را برمیداریم: PE, PEEQ, and PEMAG. در ادامه تیک این دو قسمت را نیز برمیداریم: Forces/Reactions and Contact. و در نهایت پیش فرض Displacement/Velocity/Acceleration را قبول میکنیم.

عدد دو را در مقابل n در وضعیت every n increments مشابه شکل وارد کرده و بر روی ok کلیک میکنیم.

22_abaqus_field_output

برای تعیین history output که از آن برای ترسیم نمودار استفاده خواهیم کرد از منوی اصلی مسیر Output> History Output Requests>Manager را طی میکنیم.

در پنجره باز شده قسمت Created Pressure را edit میکنیم.  domin را در وضعیت set قرار داده و در قسمت انتخابی Out را برمیگزینیم. تیک Output Variables و Energy را برمیداریم.

در قسمتDisplacement/Velocity/ Acceleration/ تیک U را میزنیم و n را برابر 2 قرار داده سپس بر روی ok کلیک میکنیم.

23_abaqus_history_output


 ماژول load

در این ماژول امکان بارگذاری و همچنین تخصیص شرایط مرزی و نیز بارهای از پیش تعریف شده وجود دارد.بارها و شرایط مرزی کاملا وابسته به step میباشند.به این معنی که باید مراحل تحلیل در ماژول step مشخص شود تا بتوان موارد مربوط به این ماژول را مورد استفاده قرار داد.برخی بارهای از پیش تعریف شده به step وابسته اند،اما برخی دیگر از همان ابتدای تحلیل قابلیت اجرا دارند.

به این منظور از لیست Module در صفحه اصلی load را انتخاب میکنیم. برای ایجاد شرایط مرزی از منو اصلی BC>Create را طی کرده تا وارد دستور Create Boundary شویم نام X-SYMM را برای ان انتخاب کرده و استپ Initial را انتخاب میکنیم.از قسمت Mechanical تکیه گاه Symmetry/Antisymmetry/Encastre را انتخاب میکنیم.

با نگه داشتن کلید shift دو قسمت نشان داده شده در شکل را انتخاب کرده XSYMM را انتخاب کرده و و بر روی OK کلیک میکنیم.

24_abaqus_xsymm

مشابه مراحل قبل برای قسمت نشان داده شده در شکل تکیه گاه ZSYMM را وارد میکنیم.

25_abaqus_zsymm

جابجایی عمودی، U2، را نیز برای سطح نشان داده شده در شکل با اعمال شرایط مرزی displacement/rotation را مقید و ثابت می کنیم.

26_abaqus_bc

ایجاد فشار داخلی

از منو اصلی مسیر Load Create را طی کرده تا وارد دستور Create Load شوید نام Pressure Internal را طی کرده از استپ Pressure و از قسمت Mechanical Pressure را انتخاب میکنیم.

قسمت نشان داده شده در شکل را انتخاب کرده و بر روی done کلیک میکنیم و مقدار 1.4e+7 را برای فشار وارد بر این سطوح وارد می کنیم.

27_abaqus_pressure

مانند مرحله قبل فشار -8.281E6 را برای سطح جانبی قطعه نشان داده شده در شکل تکرار میکنیم.

29_abaqus_pressure

با توجه به آنکه خواصی که برای متریال داده شده است وابسته به دما هستند لازم است دمای اولیه برای قطعه تعیین گردد. برای وارد کردن دمای اولیه ابزار Create Field را انتخاب کرده، گزینه other از category و سپس temperature را از میان گزینه ها انتخاب میکنیم.

از روی صفحه نمایش کل شکل را انتخاب میکنیم و باز مانند شکل دمای اولیه 540 را وارد میکنیم.

32_abaqus_predefined_temp


>



برچسب ها: خزش (Creep) تغییر فرم دائم با گذشت زمان در یک ماده که تحت تنش یا نیروی ثابت قرار دارد ، می باشد و این امر در دمای بالا (بیش از دمای تبلور مجدد) اهمیت بیشتری دارد. برای تعیین منحنی خزش مهندسی یک فلز ، نیروی ثابتی را به یک نمونه کششی در دمای ثابت اعمال می کنند و کرنش نمونه بر حسب تابعی از زمان تعیین می گردد. در شکل روبرو شماتیک منحنی خزش نشان داده شده است. همانگونه که در منحنی خزش مشاهده می شود ، این منحنی از سه ناحیه مشخص تشکیل شده که عبارت است از: ناحیه I : خزش اولیه / Primarycreep ناحیه II : خزش ثانویه یا خزش حالت پایدار / Secondarycreep ناحیه III : خزش ثالث / Tertiarycreep 01_abaqus_creep_curve اگر شیب منحنی خزش بر حسب کرنش رسم شود ، یک منحنی آهنگ خزش بر حسب کرنش کل بدست می آید که در شکل روبرو نشان داده شده است. 02_abaqus_creep_curve_steps اولین مرحله خزش که خزش اولیه نام دارد ، ناحیه ای است که کم شدن آهنگ خزش را نشان می دهد. مرحله دوم خزش موسوم به خزش ثانویه دوره ای با آهنگ خزش ثقریباً ثابت است که از ایجاد تعادل مابین فرآیند های کارسختی و بازیابی نتیجه می شود. مرحله سوم یا خزش ثالث عمدتاً در آزمایش های خزش با نیروی ثابت و تنش های زیاد در دما های بالا رخ می دهد. خزش ثالث هنگامی رخ می دهد که کاهش موثر در سطح مقطع به علت گلویی شدن یا تشکیل حفره ها به وجود می آید. خزش ثالث اغلب با تغییرات متالورژیکی مانند درشت شدن ذرات یا تغییرات نفوذی در فاز های موجود همراه است. 03_abaqus_creep_strain_time 04_abaqus_creep_strain_time ماژول part مدل یک لوله و سیلندر تحت فشار است که تحت دمایی خاص قرار دارد و شامل دو مرحله static analysis وanalysisVesselمیباشد که در ادامه درمورد انها توضیح داده میشود. ماژول part این امکان را به کاربر میدهد که به وسیله ی طرح هندسه قطعات/قطعات مجزایی به صورت مستقیم یا به وسیله وارد کردن هندسه از برنامهای مدل ساز دیگر ایجاد کرد. 05_abaqus_part یک پارت به روش extrusion ایجاد کنید و در آن دو دایره هم مرکز به شعاع های .228 و.139 ایجاد کنید. 07_abaqus_circle در Edit Base Extrusion عمق را 0.458 وارد کنید. 08_abaqus_extrude سپس برای کشیدن ادامه قطعه نیاز به ایجاد یک صفحه و یک محور داریم که برای ان در منوی اصلی به روی Tools/Datum کلیک میکنیم و بعد از انتخاب offset from principal plane بر روی XZ Plane در زیر صفحه اصلی کلیک میکنیم. 09_abaqus_datum سپس مقدار فاصله را برابر 0.528 قرار میدهیم و بر روی دکمه وسط موس کلیک میکنیم. برای ایجاد محورTools/Datum را طی میکنیم و پس از ایجاد تنظیمات مانند شکل بر روی X-Axis کلیک میکنیم. اکنون باید به شکل مشابه شکل زیر برسیم: 10_abaqus_plane برای کشیدن ادامه شکل مسیر Shape-Solid-Extrude را طی میکنیم. سپس صفحه و محور ایجاد شده در مراحل قبل را انتخاب میکنیم تا وارد محیط اسکچ شویم. در وسط محیط اسکچ یک دایره به شعاع 0.084را رسم میکنیم. سپس بر روی ِDone کلیک میکنیم و از پنجرهEdit Extrusion گزینه Blind را انتخاب کرده و عمق حجم را 0.35 وارد میکنیم توسط Flip جهت را به سمت نشان داده شده در شکل تغییر میدهیم و بر روی Done کلیک میکنیم. 10_1_abaqus_plane برای ایجاد سوراخ در وسط لوله ایجاد شده ، مسیرShape-Cut-Extrude را طی میکنیم و بر روی دایره و خط محور نشان داده شده در شکل کلیک میکنیم تا وارد محیط اسکچ شویم و یک دایره به شعاع 0.05 میکشیم و بر روی Done کلیک میکنیم. 11_abaqus_part در Edit Cut Extrusion گزینه Blind را انتخاب و اندازه 0.528 را وارد میکنیم. برای گرد کردن مسیر نشان داده شده در شکل دستور Shape-Blend-Round/Fillet را اجرا کرده و شعاع فیلت را 0.04 وارد میکنیم. 12_abaqus_part از منوی اصلی Shape-Cut-Extrude را انتخاب کرده و بر روی بالای قطعه و خط محور کلیک میکنیم. آنگاه در محیط اسکچ Create Lines-Connected را انتخاب و مسیر دوبعدی نشان داده شده در شکل را میکشیم و بر دکمه وسط موس به نشانه Done کلیک میکنیم. 13_abaqus_cut در پنجره Edit Cut Extrusion بر روی Through All به نشانه بریدن قطعه تا انتها کلیک میکنیم. اگر همه مراحل را درست طی کرده باشیم به شکل زیر میرسیم. 14_abaqus_part ماژول Property در پنجره Edit Material مسیر Mechanical -> Elasticity-> Elastic را برای وارد کردن مدول یانگ و ضریب پواسون نسبت به دما به صورت زیر طی میکنیم. 15_abaqus_material در پنجره Edit Material مسیر Mechanical->Expansion را برای وارد کردن خواص انبساطی جنس طی میکنیم و اعداد را وارد میکنیم. 16_abaqus_material در پنجره Edit Material مسیرMechanical>Plasticity>Creep. را برای وارد کردن ضرائب ثابت خزش طی میکنیم. 17_abaqus_material_creep درنهایت خواص را به قطعه نسبت دهید. ماژول Assembly یک نمونه از قطعه را در محیط اسمبلی در حالت dependent یا independent وارد کنید. ماژول Step از ماژول Step برای ایجاد و پیکره بندی مراحل یک انالیز و خروجی های درخواستی استفاده میشود.توالی Step شامل یک مسیر مناسب برای بدست اوردن تغییرات موجود در یک مدل مانند تغییرات بارگذاری و شرایط مرزی میشود.خروجی های درخواستی میتواند در بین Stepها تغییر کند. از منوی اصلی در قسمت Module محیط Step را اننخاب میکنیم. مسیرStep>Create را طی میکنیم تا وارد دستور Create Step شویم. نام Step را Pressure وارد میکنیم و نوع General را پذیرفته و از لیست Static General را انتخاب میکنیم: General: ایجاد تحلیل های خطی و غیر خطی Static General: در این تحلیل اثرات اینرسی نادیده گرفته میشود ،

 
لبخندناراحتچشمک
نیشخندبغلسوال
قلبخجالتزبان
ماچتعجبعصبانی
عینکشیطانگریه
خندهقهقههخداحافظ
سبزقهرهورا
دستگلتفکر