آنالیز تحلیلی و عددی ناپایداری فولاد کم کربن درجه بندی شده تابعی
نوع مقاله : مقاله پژوهشی
نویسندگان
10.22034/ijissi.2023.1990580.1262
چکیده
ناپایداری یک ماده در آزمون کشش یکی از مهمترین عوامل در انتخاب یک ماده است، زیرا می تواند نمایانگر خوبی از شکل پذیری آن باشد. در این مطالعه، ناپایداری مواد درجه بندی شده تابعی (FGM) مورد بررسی قرار گرفته است. الگوریتمی برای پیش‌بینی ناپایداری فولاد کم کربن درجه‌بندی شده تابعی با نمای کرنش سختی (n) و ضریب استحکام (K) گرادیانی پیشنهاد شده است. نمای کار سختی و ضریب استحکام FGM بررسی شده در سطح مقطع نمونه به عنوان تابعی از شعاع متغیر است. برای حل معادلات از روش‌های عددی مانند قانون انتگرال گیری سیمپسون استفاده شد. مقایسه نتایج ریاضی و تجربی نشان می دهد که الگوریتم ارایه شده با نتایج تجربی سازگاری قابل قبولی دارد. تجزیه و تحلیل ارائه شده نشان می دهد که ناپایداری فولاد کم کربن درجه بندی شده تابعی را می توان با استفاده از محاسبه میانگین نمای کرنش سختی پیش بینی کرد. نمای کار سختی میانگین نمونه هایی که در دماهای 550 و 650 درجه سانتیگراد انیل شده بودند به ترتیب 0.1095 و 01657 محاسبه شد. علاوه بر این ناپایداری FGM های پیچیده تر را می توان با الگوریتم حاضر پیش بینی کرد.
کلیدواژه‌ها
موضوعات
[1] B. Saleh, J. Jiang, A. Ma, D. Song, D. Yang, Effect of main parameters on the mechanical and wear behaviour of functionally graded materials by centrifugal casting: A review, Metals and Materials International. 25 (2019) 1395–1409. https://doi.org/10.1007/s12540-019-00273-8.
[2] R. Fathi, A. Ma, B. Saleh, Q. Xu, J. Jiang, Investigation on mechanical properties and wear performance of functionally graded AZ91-SiCp composites via centrifugal casting, Materials Today Communications. 24 (2020). https://doi.org/10.1016/j.mtcomm.2020.101169.
[3] B. Saleh, J. Jiang, R. Fathi, T. Al-hababi, Q. Xu, L. Wang, D. Song, A. Ma, 30 Years of functionally graded materials: An overview of manufacturing methods, applications and future Challenges, Compos B Eng. 201 (2020). https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2020.108376.
[4] Y. Miyamoto, W.A. Kaysser, B.H. Rabin, A. Kawasaki, R.G. Ford, Functionally Graded Materials, first ed., Springer US, New York, NY, 1999. https://doi.org/10.1007/978-1-4615-5301-4.
[5] M. Koizumi, FGM activities in Japan, Composites Part B: Engineering. 28( 1997) 1-4. https://doi.org/10.1016/S1359-8368(96)00016-9.
[6] G. Nie, Z. Zhong, Dynamic analysis of multi-directional functionally graded annular plates, Applied Mathematical Modelling. 34 (2010) 608–616. https://doi.org/10.1016/j.apm.2009.06.009.
[7] T.P.D. Rajan, R.M. Pillai, B.C. Pai, Functionally graded Al-Al3Ni in situ intermetallic composites: Fabrication and microstructural characterization, Journal of Alloys and Compounds. 453 (2008). https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2006.11.181.
[8] E. Efraim, Accurate formula for determination of natural frequencies of FGM plates basing on frequencies of isotropic plates, Procedia Engineering. 10 (2011) 242–247. https://doi.org/10.1016/j.proeng.2011.04.043.
[9] M. Naebe, K. Shirvanimoghaddam, Functionally graded materials: A review of fabrication and properties, Applied Materials Today. 5 (2016) 223–245. https://doi.org/10.1016/j.apmt.2016.10.001.
[10] S. Kumar Bohidar, R. Sharma, R. Mishra, Functionally graded materials: A critical review, International Journal of Research (IJR). 1 (2014).
[11] M. Sam, R. Jojith, N. Radhika, Progression in manufacturing of functionally graded materials and impact of thermal treatment—A critical review, Journal of Manufacturing Processes. 68 (2021) 1339–1377. https://doi.org/10.1016/j.jmapro.2021.06.062.
[12] R.S. Parihar, S.G. Setti, R.K. Sahu, Recent advances in the manufacturing processes of functionally graded materials: A review, Science and Engineering of Composite Materials. 25 (2018) 309–336. https://doi.org/10.1515/secm-2015-0395.
[13] C.H. Xu, G.Y. Wu, G.C. Xiao, B. Fang, Al2O3/(W,Ti)C/CaF2 multi-component graded self-lubricating ceramic cutting tool material, International Journal of Refractory Metals and Hard Materials. 45 (2014) 125–129. https://doi.org/10.1016/j.ijrmhm.2014.04.006.
[14] P.I. Ichim, X. Hu, J.J. Bazen, W. Yi, Design optimization of a radial functionally graded dental implant, Journal of Biomedical Materials Research Part B: Applied Biomaterials. 104 (2016) 58–66. https://doi.org/10.1002/jbm.b.33345.
[15] P.S. Ghatage, V.R. Kar, P.E. Sudhagar, On the numerical modelling and analysis of multi-directional functionally graded composite structures: A review, Composite Structures. 236 (2020). https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2019.111837.
[16] H. Qiu, L.N. Wang, T. Hanamura, S. Torizuka, Prediction of the work-hardening exponent for ultrafine-grained steels, Materials Science and Engineering A. 536 (2012) 269–272. https://doi.org/10.1016/j.msea.2011.11.064.
[17] C.W. Sinclair, W.J. Poole, Y. Bréchet, A model for the grain size dependent work hardening of copper, Scripta Materialia. 55 (2006) 739–742. https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2006.05.018.
[18] L. Wang, B. Li, Y. Shi, G. Huang, W. Song, S. Li, Optimizing mechanical properties of gradient-structured low-carbon steel by manipulating grain size distribution, Materials Science and Engineering A. 743 (2019) 309–313. https://doi.org/10.1016/j.msea.2018.11.042.
[19] W. F. Hosford, R. M. Caddell, Metal Forming Mechanics and Metallurgy, fourth ed., Cambridge University Press, New York, NY, 2011.
[20] C. V. Nielsen, P.A.F. Martins, Metal Forming: Formability, Simulation, and Tool Design, Elsevier, London, 2021. https://doi.org/10.1016/C2020-0-02428-X.
)