تحليل تجربي رفتار رچتينگ و نرم‌شوندگي پوسته‌هاي جدار نازك فولادي ضدزنگ SS304L تحت بارگذاري خمش خالص تناوبي

Experimental study on ratcheting and softening behavior of stainless steel 304L thin-walled shells under cyclic pure bending load

در اين تحقيق به بررسي تجربي رفتار رچتينگ و نرم شوندگي پوسته‌هاي جدار نازك فولادي ضدزنگ SS304L تحت بارگذاري خمشي خالص به‌صورت تناوبي پرداخته‌شده است. آزمايش‌هاي تجربي توسط دستگاه سرو هيدروليك اينسترون 8802 تحت شرايط بارگذاري نيروكنترل و جابجاييكنترل انجام‌شده است و تأثير پارامتر‌هاي مختلف شامل نيروي ميانگين، دامنه نيرو، طول پوسته هاي استوانه اي، وجود گشودگي و موقعيت آن بررسي شد. در بارگذاري جابجاييكنترل، رفتار نرم شوندگي در پوسته‌ها مشاهده مي‌شود و تحت بارگذاري نيروكنترل با نيروي ميانگين غير صفر انباشتگي كرنش پلاستيك يا پديده‌ي رچتينگ اتفاق مي‌افتد. بر اساس نتايج تجربي، رابطه‌ي خطي بين انرژي پلاستيك و نرخ تغيير شكل پلاستيك مشاهده شد كه بيانگر صلبيت فيكسچرهاي مورد استفاده در آزمايش‌‌هاي تجربي است. مشاهده شد كه افزايش دامنه‌‌ي نيرو باعث افزايش نيروي بيشينه و درنتيجه منجر به افزايش تغيير شكل پلاستيك مي‌شود. همچنين در بررسي وجود گشودگي، پوسته استوانه‌اي داراي گشودگي در ميانه، داراي جابجايي رچتينگ بيشتري در مقايسه با پوسته استوانه‌اي بدون گشودگي است و باعث رشد ترك از اين نواحي مي‌شود. در بارگذاري جابجاييكنترل، پاسخ پوسته استوانه‌اي تحت بارگذاري خمش خالص تناوبي به چهار ناحيه رشد اوليه، گذر، پايدار و رشد ترك تقسيم مي‌شود.

In this research, softening and ratcheting behavior of SS304L thinwalled shells under cyclic pure bending load were investigated. Experimental tests were carried out by a servohydraulic INSTRON 8802 machine under forcecontrol and displacementcontrol conditions and the effect of different parameters such as mean force, force litude, length of the shells existence and position of cutout were examined. Under displacementcontrol loading, softening behavior was observed and under forcecontrol loading with nonzero mean force, accumulation of plastic deformation or ratcheting phenomena was occurred. Based on experimental results, linear relation was observed between plastic energy and rate of plastic deformation, which shows the rigidity of fixtures used in the experimental tests. It was observed that increase of the force litude accompanied with an increase in maximum force and plastic deformation, finally. Also, analyzing the existence of cutout, ratcheting displacement of cylindrical shells with cutout in the middle of shell is higher than that of the shell without cutout and crack propagation occurred in this area. Under displacementcontrol loading, reaction of thinwalled shells under cyclic pure bending load is divided into four areas, incubation, transition, steadystate and crack propagation.