تعیین ضرایب مدل پلاستیک برای استیل ۳۰۴ در دمای فوق سرد

نوع مقاله: مقاله علمی ترویجی

نویسندگان

1 استادیار، مهندسی مکانیک، دانشگاه هوایی شهید ستاری، تهران

2 کارشناسی ارشد، مهندسی مکانیک، دانشگاه تهران، تهران

چکیده

اخیراً از گازهایی همچون H2، N2، Oو ... در صنایع پزشکی و نظامی استفاد‌ه‌های زیادی می‌شود. به عنوان مثال در اقدامات پزشکی از این گازها برای برخی عمل‌های جراحی مانند برداشتن لکه‌های پوستی استفاده می‌شود و همچنین اصلی‌ترین مصرف این گازها در صنایع نظامی، استفاده به عنوان سوخت موتورهای موشک است. معمولاً برای ذخیره‌سازی این گازها، آن‌ها را به صورت مایع ذخیره می‌کنند. با توجه به این که رفتار آلیاژها وابسته به دما بوده، از این رو دانستن خواص آلیاژهای مورد استفاده در طراحی و ساخت مخازن مایعات فوق سرد و یا قطعات مکانیکی‌ که در تماس با این نوع مایعات فوق سرد می‌باشند (مانند قطعات داخلی پمپ‌های فوق سرد و بدنه مخازن ذخیره) ضروری می‌باشد. در این تحقیق سعی شده است تا خواص پلاستیک استیل 304 توسط آزمون کشش در دمای -196 درجه سانتی‌گراد و در قالب تعیین ضرایب مدل توانی بیان شود. برای این کار یک محفظه عایق برای نگهداری نیتروژن مایع طراحی و ساخته شده است و نمونه‌ها در حین آزمایش در این محفظه و در نیتروژن مایع قرار گرفتند. سپس، از نمودار نیرو-جابجایی حاصل و به کمک روش بهینه‌سازی الگوریتم ژنتیک خواص الاستیک و پلاستیک نمونه‌ تعیین شدند. سازگاری خوبی بین نتایج تجربی و نتایج حاصل از شبیه‌سازی توسط نرم افزار آباکوس در خواص بدست آمده از بهینه‌سازی، وجود دارد.

کلیدواژه‌ها


[1] Shindo, Yasuhide, Yamaguchi, Yoko, and Horiguchi, Katsumi. Small punch testing for determining the cryogenic fracture properties of 304 and 316 austenitic stainless steels in a high magnetic field. Cryogenics, 44(11):789 – 792, 2004.
[2] Chaparro, B.M., Thuillier, S., Menezes, L.F., Manach, P.Y., and Fernandes, J.V. Material parameters identification: Gradient-based, genetic and hybrid optimization algorithms. Computational Materials Science, 44(2):339 – 346, 2008.
[3] Park, Woong-Sup, Lee, Chi-Seung, Chun, Min-Sung, Kim, Myung-Hyun, and Lee, Jae-Myung. Comparative study on mechanical behavior of low temperature application materials for ships and offshore structures: Part ii – constitutive model. Materials Science and Engineering: A, 528(25):7560 – 7569, 2011.
[4] Lee, Chi-Seung, Yoo, Byung-Moon, Kim, Myung-Hyun, and Lee, Jae-Myung. Viscoplastic damage model for austenitic stainless steel and its application to the crack propagation problem at cryogenic temperatures. International Journal of Damage Mechanics, 22(1):95–115, 2013.
[5] Mendiguren, Joseba, Galdos, Lander, Sáenz de Argandoña, Eneko, and Silvestre, E. Ludwik’s model parameter identification for v-bending simulations with ti64 and ms1200. in Material Forming ESAFORM 2012, vol. 504 of Key Engineering Materials, pp. 889–894. Trans Tech Publications Ltd, 4 2012.
[6] Réthoré, Julien, Muhibullah, Elguedj, Thomas, Coret, Michel, Chaudet, Philippe, and Combescure, Alain. Robust identification of elasto-plastic constitutive law parameters from digital images using 3d kinematics. International Journal of Solids and Structures, 50(1):73 – 85, 2013.
[7] Kim, Seul-Kee, Lee, Chi-Seung, Kim, Jeong-Hyeon, Kim, Myung-Hyun, and Lee, Jae-Myung. Computational evaluation of resistance of fracture capacity for sus304l of liquefied natural gas insulation system under cryogenic temperatures using abaqus user-defined material subroutine. Materials & Design, 50:522 – 532, 2013.
[8] Materials for cryogenic service, 1974. Nickel Development Institute courtesy of Inco Limited.
[9] DeSisto, T. S. and Carr, L. C. Low temperature mechanical properties of 300 series stainless steel and titanium. in Timmerhaus, K. D., ed. , Advances in Cryogenic Engineering, pp. 577–586, Boston, MA, 1961. Springer US.