تخمين آهنگ سايش فولاد كربني يوتكتوييدي بر اساس مكانيزم خستگي كم چرخه و حل اجزاي محدود

Prediction of wear rate of as-cast eutectoid carbon steel based on the low-cycle fatigue mechanism and the finite element method

در سايش فلزات كنده شدن ذرات از سطح ماده توسط مكانيزم هاي مختلفي صورت مي گيرد. در اغلب موارد در اثر سايش دو سطح، تغيير شكل پلاستيك به صورت موضعي در سطح ماده نرم تر ايجاد مي شود. يكي از مكانيزم هاي كنده شدن در آزمون هاي پين بر روي ديسكت كه به طور چرخشي يا رفت و برگشتي انجام مي شود، ايجاد خستگي كم چرخه در اثر اعمال نمودارهاي كرنش پلاستيك در برخورد ناهمگوني هاي سطوح به صورت مكرر است. در اين مقاله با استفاده از حل اجزاي محدود مدلي ارائه شده و به كمك آهنگ سايش يك فولاد ريخته گري شده ي يوتكتويدي پيش بيني مي شود. در مدل ارائه شده رفتار ماده به صورت الاستيك- پلاستيك و گسترش سطح تسليم به صورت ايزوتروپيك و مستقل از نرخ كرنش در نظر گرفته شد. در اين راستا، بر اساس محدوده و گردايان كرنش پلاستيك به دست آمده از حل اجزاي محدود و ثوابت رابطه ي مانسون-كافين ضريب سايش رابطه ي ارچارد تخمين زده شد. مقايسه ي نتايج تجربي با نتايج پيش بيني شده، نشان دهنده ي كارايي قابل قبول مدل به ويژه در نيروهاي پايين و با احتساب ضريب D برابر با 2/5 مي باشد.

In the wear of metals, a debris is made based on the wear mechanisms. In most situations in rubbing of two surfaces, local plastic deformation is taken place on the softer one. Low-cycle fatigue which involves repeated plastic strain increment loadings between the contact asperities is one of the mechanisms by which wear debris is made in the pin on disk test. In this paper a new model has been proposed to predict wear rate of an as-cast eutectoid steel in the pin on disk test, with the aid of finite element method. An elastic-plastic behavior and rateindependent isotropic hardening was assumed. The Archard wear coefficient was predicted considering the mansoncoffin relation constants and the plastic strain gradients in surface layers in the finite element model. Finally, the predicted and experimental results were compared to verify the validity of the model especially where D=2.5 in low forces.