غلامحسین مجذوبی

چکیده: خستگی سایشی عبارت است از فرایند جوانه زنی ترک، رشد ترک و گسیختگی نهایی یک جسم که در تماس با جسم دیگر قرار دارد و بطور همزمان تحت تنش ها و کرنش های تکراری قرار گرفته است. عارضه خستگی سایشی در بسیاری از اجزای مکانیکی مانند چرخ دنده ها، شفت ها، بلبرینگ ها، پرچ ها، کوپلینگ های زبانه دار، کابل ها، فنرهای تخت، مفاصل استخوانی، سیستم انتقال قدرت بالگردها، اتصالات دم چلچله ای توربین ها و غیره به وجود می آید و موجب کاهش شدید عمر مفید آن ها می شود. در مطالعات انجام شده در زمینه خستگی سایشی، پژوهشگران بیشتر به خستگی سایشی در حالت نیروی عمودی ثابت توجه داشته-اند. این در حالی است که در بسیاری از کاربردهای مهندسی مانند اتصالات پیچ و مهره موتورهای خورجینی وی شکل و اتصالات دم چلچله ای توربین ها و موتورهای جت، نیروی عمودی بصورت سیکلی وارد می شود. در این پایان نامه یک دستگاه آزمایش خستگی سایشی جدید با قابلیت اعمال نیروی عمودی دو طرفه و سنکرون در دامنه ها (صفر تا 10000 نیوتن) و فرکانس های مختلف (صفر تا 200 هرتز) به منظور بررسی رفتار خستگی سایشی در حالت نیروی عمودی سیکلی طراحی و ساخته شده است. با استفاده از آزمایش، تاثیر پارامترهای مختلف مانند فرکانس نیروی عمودی، اختلاف فاز بین نیروهای محوری و عمودی، دامنه نیروی عمودی، هندسه تماس، ساچمه زنی و دمای بالا بر رفتار خستگی سایشی آلیاژ Al7075-T6 مورد مطالعه قرار گرفته است. در کلیه آزمایش ها طول ترک های خستگی سایشی در حین رشد با استفاده از روش رپلیکا اندازه گیری شده و در ادامه پژوهش به منظور صحت سنجی نتایج حاصل از شبیه سازی مورد استفاده قرار گرفته است. همچنین رفتار تریبولوژیکی سطح سایش و نواحی شکست نمونه های آزمایش، مسیر رشد ترک و همچنین محل و زاویه جوانه زنی ترک توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی اس.ای.ام و میکروسکوپ نوری مورد بررسی مفصل قرار گرفته است. شبیه سازی مساله خستگی سایشی در حالت نیروی عمودی سیکلی به منظور پیدا کردن تنش های تماسی، کانتورهای تنش، ضرایب شدت تنش نوک ترک و عمر رشد ترک توسط نرم افزار FRANC2D انجام شده است. در ادامه با استفاده از نتایج حاصل از شبیه سازی و ترکیب آن با نتایج تجربی، عمر جوانه زنی ترک در شرایط مختلف تخمین زده شده و نمودارهای تنش-عمر مربوط به هر کدام از فازهای جوانه زنی ترک و رشد ترک استخراج گردیده است. نتایج