ارزیابی خواص پلاستیک و الاستیک ورق منیزیم در جهات مختلف نورد با استفاده از همبستگی تصاویر دیجیتال

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده مکانیک، دانشگاه پدافند هوایی خاتم الانبیاء (ص)، تهران

2 مجتمع دانشگاهی هوافضا، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران

3 دانشگاه پدافند هوایی خاتم الانبیاء(ص)- دانشکده مهندسی مکانیک

4 پژوهشکده صنایع هوایی

چکیده

استفاده از مواد جدید با خواص مکانیکی و فیزیکی مناسب در سازه های هوایی می تواند جایگزین مناسبی برای موادی که به صورت معمول (آلیاژهای آلومینیوم، کامپوزیتها و...) استفاده می شوند، باشد. استفاده از آلیاژهای منیزیم برای کاربردهای مختلف و پیش بینی رفتار آنها در نرم-افزارهای شبیه سازی نیازمند شناسایی کامل و دقیق خواص و پارامترهای مکانیکی ماده می باشد. یکی از این روشهای شناسایی، روش همبستگی تصاویر دیجیتالی می باشد. در این تحقیق ابتدا ورق منیزیم در جهات مختلف نورد تهیه و سپس با استفاده از روش همبستگی تصویر دیجیتال دوبعدی، توزیع کامل میدان کرنش در طی آزمون کشش تک محوره در جهات مختلف نورد استخراج و در انتها کرنش در سه جهت طول، عرض، ضخامت و ضریب ناهمسانگردی بر حسب کرنش مؤثر محاسبه شد. علاوه بر این، برای اولین بار با استفاده از روش میدان مجازی، ثوابت الاستیک و پلاستیک نظیر مدول الاستیسیته، نسبت پواسون، ضریب استحکام، توان کارسختی و تنش تسلیم برای ورق منیزیم در جهات مختلف نورد محاسبه شد.

کلیدواژه‌ها


[1]. Esmaily, M., Svensson, J.E., Fajardo, S., Birbilis, N., Frankel, G.S., Virtanen, S., Arrabal, R., Thomas, S., Johansson, L.G., Fundamentals and advances in magnesium alloy corrosion”, Progress in Materials Science, Vol. 89, pp.92-193, 2017
[2]. Tan, J., Ramakrishna, S., “Applications of Magnesium and Its Alloys: A Review”, Applied Sciences, Vol. 11, No. 15, pp. 6861, 2021
[3]. Avedesian, M.M., Baker, H., “ASM specialty handbook: magnesium and magnesium alloys”, ASM Int Mater Park OH, 1999
[4]. Kainer, K.U., “Magnesium alloys and their applications”, 2006
[5]. Mordike, B.L., Ebert, T., “Magnesium properties - applications - potential”, Mater Sci Eng A, Vol. 302, pp. 37–45, 2001
[6]. Wang, R.M., Eliezer, A., Gutman, E., “Microstructures and dislocations in the stressed AZ91D magnesium alloys”, Materials Science and Engineering: A, Vol. 344, No. 1-2, pp.279-287, 2003
[7]. Mordike, B.L., Ebert, T., “Magnesium: Properties-applications-potential”, Materials Science and Enrineering: A, Vol. 302, No. 1, pp. 37-45, 2001
[8].   Nguyen, V.T., Kwon, S.J., Kwon, O.H., Kim, Y.S., “Mechanical properties identification of sheet metals by 2D-digital image correlation method”, Procedia engineering, Vol. 184, pp. 381-389, 2017
[9]. Peters, W., Ranson, W., “Digital imaging techniques in experimental stress analysis, Optical engineering, Vol. 21, No. 3, pp. 213-427, 1982
[10]. Tong. W., Formulation of Lucas–Kanade digital image correlation algorithms for non‐contact deformation measurements: a review, Strain, Vol. 49, No. 4, pp. 313-334, 2013
[11]. Reynolds, A.P., Duvall, F., Digital image correlation for determination of weld and base metal constitutive behavior, Welding Journal-New york, Vol. 78, pp. 355-s, 1999
[12]. Genevois, C., Deschamps, A., Vacher, P., Comparative study on local and global mechanical properties of 2024 T351, 2024 T6 and 5251 O friction stir welds, Materials Science and Engineering: A, Vol. 415, No. 1-2, pp. 162-170, 2006
[13]. Brown, R., Tang, W., Reynolds, A.P., Multi-pass friction stir welding in alloy 7050-T7451: Effects on weld response variables and on weld properties, Materials Science and Engineering: A, Vol. 513, pp. 115-121, 2009
[14]. Feistauer, E.E., Bergmann L.A., Barreto, L.S., Dos Santos, J.F., Mechanical behaviour of dissimilar friction stir welded tailor welded blanks in Al–Mg alloys for Marine applications, Materials & Design, Vol. 59, pp. 323-32, 2014
[15].  Leitão, C., Galvão, I., Leal, R.M., Rodrigues, D.M., Determination of local constitutive properties of aluminium friction stir welds using digital image correlation, Materials & Design, Vol. 33, pp. 69-74, 2012
[16]. Le Louëdec, G., Pierron, F., Sutton, M.A., Reynolds, A.P., Identification of the local elasto-plastic behavior of FSW welds using the virtual fields method, Experimental Mechanics, Vol. 53, No. 5, pp. 849-859, 2013
[17]. Saranath, K., Sharma, A., Ramji, M., Zone wise local characterization of welds using digital image correlation technique, Optics and Lasers in Engineering, Vol. 63, pp. 30-42, 2014
[18]. Saranath. KM., Zone Wise Local Characterization of Welds Using Digital Image Correlation: Uniform Stress and Virtual Fields Method, PhD diss., Indian Institute of Technology, Hyderabad, 2014.
[19]. Jeong, G.Y., Park, M.J., Evaluate orthotropic properties of wood using digital image correlation, Construction and Building Materials, Vol. 113, pp. 864-869, 2016
[20]. رحمت‌آبادی، داود، شاه­میرزالو، علی، فراهانی، محمدرضا، هاشمی، رامین "ارزیابی خواص الاستیک و پلاستیک ورق آلومینیوم تولیدشده با فرآیند پیوند سرد نوردی به روش همبستگی تصاویر دیجیتال مجله مهندسی مکانیک مدرس، سال نوزدهم، شماره دوم، صفحات 513-505، 1397.
[21]. Sánchez-Arévalo, F.M., Pulos, G., “Use of digital image correlation to determine the mechanical behavior of materials”, Materials Characterization, Vol. 59, pp. 1572-1579, 2008
[22]. Tang, Z., Liang, J., Xiao, Z., Guo, C., “Large deformation measurement scheme for 3D digital image correlation method”, Optics and lasers in engineering, Vol. 50, pp. 122-130, 2012
[23]. Orell, O., Vuorinen, J., Jokinen, J., Kettunen, H., Hytönen, P., Turunen, J., Kanerva, M. “Characterization of elastic constants of anisotropic composites in compression using digital image correlation”, Composite Structures, Vol. 185, pp. 176-185, 2018
[24]. Zhang, K., Digital image correlation analysis of alkali silica reaction in concrete
 
with recycled glass aggregate, Thesis, University of Illinois at Urbana-Champaign, 2014
[25]. Chu, T.C., Ranson, W.F., Sutton, M.A., “Applications of digital-image-correlation techniques to experimental mechanics”, Experimental mechanics, Vol. 25, No. 3, pp.232-244. 1985
[26]. Saranath, K.M., Ramji, M., Local zone wise elastic and plastic properties of electron beam welded Ti–6Al–4V alloy using digital image correlation technique: A comparative study between uniform stress and virtual fields method, Optics and Lasers in Engineering, Vol. 68, pp.222-234, 2015
[27]. Grédiac, M., Toussaint, E., Pierron, F., “Special Virtual Fields for the Direct Determination of Material Parameters with the Virtual Fields Method. 1–Principle and Definition”, International Journal of Solids and Structures, Vol. 39, No. 10, pp. 2691-2705, 2002
[28]. Rahmatabadi, D., Shahmirzaloo, A., Farahani, M., Tayyebi, M., Hashemi, R., Characterizing the elastic and plastic properties of the multilayered Al/Brass composite produced by ARB using DIC, Materials Science and Engineering: A, Vol. 753, pp. 70-78, 2019