بررسي رفتار كرنش هاي پيش رونده لوله هاي سه راهي از جنس فولاد ضدزنگ 304L براساس مدل هاي سخت شوندگي شابوشي و تركيبي

Study of Ratcheting Behavior of 304L Stainless Steel Branch Pipes by Using Chaboche and Combined Hardening Models

در اين مقاله، تحليل المان محدود با مدل هاي سختي غيرخطي تركيبي (مدل سينماتيكي آرمسترانگ- فردريك همراه با قانون سخت شوندگي ايزوتروپيكي) و مدل شابوشي براي بررسي رفتار كرنش هاي پيش رونده در لوله هاي سه راهي از جنس فولاد ضدزنگ و تحت بارگذاري ممان هاي ديناميكي همراه با تاثير فشار داخلي مورد مطالعه قرار گرفته است. نتايج نشان مي دهند كه مقدار حداكثر تغيير شكل هاي پيش رونده در محل اتصال لوله هاي سه راهي رخ مي دهد. همچنين نرخ تغيير شكل هاي پيش رونده با افزايش سطح بارگذاري خمشي در فشار ثابت افزايش مي يابد. ملاحظه مي شود كه هندسه و ابعاد لوله سه راهي بر ميزان و نرخ كرنش هاي پيش رونده تاثير بسزايي دارد. مقايسه نشان مي دهد نتايج عددي حاصل از كرنش هاي پيش رونده در نمونه BSS1 (نمونه اول لوله سه راهي از جنس فولاد ضدزنگ) با مدل سختي تركيبي و شابوشي در مقايسه با نتايج حاصل از مدل سختي آرمسترانگ فردريك بهتر بوده و به داده هاي تجربي نزديك تر است. پيش بيني رفتار كرنش هاي پيش رونده در BSS2 براساس مدل تركيبي در مقايسه با ساير مدل ها به نتايج تجربي نزديك تر است. البته در نمونه BSS3 اين پيش بيني رفتار، توسط مدل شابوشي در مقايسه با ساير مدل ها بهتر و به نتايج تجربي نزديك تر است. همانند نمونه هاي فولاد كربني ساده كه در مقاله اخير مورد مطالعه قرار گرفته، هر دو مدل سختي شابوشي و تركيبي در مقايسه با مدل سختي آرمسترانگ- فردريك پيش بيني مناسب و تا حدودي مشابه هم نسبت به نتايج تجربي در نمونه هاي فولاد ضدزنگ از خود نشان مي دهند.

In this paper, finite element analysis with combined (nonlinear isotropic/AF kinematic hardening model) and chaboche hardening models are employed to investigate ratcheting behavior in stainless steel branch pipes under dynamic moments and internal pressure. Obtained results show that the maximum value of ratcheting strain takes place in the junction of branch pipes in the hoop stress direction. In this case, the rate of progressive strains increases with the increase of the bending moment levels in constant internal pressure. Furthermore, this study reveals that the geometry and dimensions of branch pipes have a significant impact on the rate of progressive strains. The bending moment levels to initiate strain accumulation phenomena will be increased with the increase of the dimensions of branch pipes. In the BSS1 sample, comparison between results obtained using progressive strains with combined and chaboche hardening models are much better than those of Armstrong-Fredrick hardening model and are near to the experimental data. Of course, in BSS2 sample, the behavior of ratcheting with combined hardening model is near the experimental results. For the BSS3 sample, the prediction of ratcheting with the chaboche hardening model is better than using the other strain hardening models and are near to the experimental data. Like the carbon steel samples studied in the recent paper, compared to the Armstrong-Frederick hardening model, the chaboche and combined hardening models exhibit an appropriate prediction and similar to experimental results in stainless steel samples.