بررسي تاثير استفاده از مدل‌هاي خزش نورتن و آسيب ليو- موراكامي در تعيين پارامتر مكانيك شكست در رژيم خزش (C*)

Investigating effect of Norton and Liu–Murakami creep models in determination of creep fracture mechanic parameter (C*)

پارامتر مكانيك شكست خزشي، C*، ابزاري مهم در تعيين نرخ رشد ترك خزشي و عمر باقي‌مانده قطعات ترك‌دار با دماي كاري بالاست. براي محاسبه اين پارامتر مي‌توان از روش‌هاي تجربي، اجزا محدود و روش‌هايي كه اصطلاحاً «روش‌هاي مهندسي» ناميده مي‌شوند استفاده كرد. در اين مقاله براي بررسي تاثير استفاده از مدل‌هاي خزش نورتن و آسيب ليو- موراكامي در تعيين مقادير C* براي يك نمونه كشش فشرده (CT)، مدل‌هاي رفتار خزشي توسعه داده شده و زيربرنامه مربوطه به مدل آسيب ليو- موراكامي جهت استفاده در نرم‌افزار تجاري آباكوس ايجاد شده است. هر كدام از مدل‌هاي يادشده داراي ثوابتي وابسته به دماست كه براي دو آلياژ پركاربرد در صنايع نيروگاهي، فولاد P91 و سوپر آلياژ IN718 به ترتيب در دماهاي 650 و 620 درجه سانتي‌گراد محاسبه شده و به كمك نتايج آزمون خزش صحه سنجي شده‌اند. در اين مقاله تاثير كاربرد دو مدل رفتار خزشي نورتن و آسيب ليو- موراكامي بر مقادير C*مورد مطالعه قرار گرفته و دقت هر يك در مقايسه با مقادير تجربي و مقدار به‌دست‌آمده از روش مهندسي تنش مبنا سنجيده شده است. نتايج نشان مي‌دهند مدل رفتاري ليو- موراكامي دقت بالاتري در تعيين مقادير C* داراست، ولي همچنان روش تنش مبنا سريع‌ترين و كاربردي‌ترين شيوه در تعيين اين پارامتر است.

Creep fracture mechanic parameter, C*, is an essential tool for creep crack growth rate estimation and so remnant life determination of components operating at high temperature. For determining this parameter experimental works, FE methods, and engineering approaches can be utilized. In this paper, in order to facilitate FE methods in C* determination for a CT specimen, creep behavior models of Norton and Liu-Murakami were developed and related subroutines were created. Each of the aforementioned models has its own temperature dependent material coefficients which were determined and validated based on creep rupture tests on crack free uniaxial specimens of P91 steel and IN718 super alloy, respectively, at temperatures of 650?C and 620?C. In this study creep fracture mechanic parameter value of a CT specimen made of P91 steel was derived by application of Norton and Liu-Murakami creep behavior models and results were compared with results of the experimental tests and reference stress engineering approach results. The results indicate that Liu-Murakami creep behavior model better estimates creep fracture mechanics parameter with greater accuracy, yet reference stress engineering approach is the most economical way to determine this parameter.