بررسی رفتار رچتینگ و تکانه یک ورق کربن استیل تحت بارگذاری حرارتی سیکلی و بارگذاری محوری با استفاده از نمودار بیری

پدیده رچتینگ (ratcheting) به انباشتگی کرنش‌های پلاستیک حاصل از بارگذاری‌های سیکلی اطلاق می‌گردد. در این پژوهش، شبیه‌سازی رفتار رچتینگ ورق از جنس فولاد کربن s275 تحت بارگذاری حرارتی سیکلی و بار محوری مورد بررسی قرار گرفته است. این تحلیل با استفاده از روش المان محدود و به کار گیری زبان طراحی پارامتری انسیس (apdl) انجام شده است. هدف از انجام این پژوهش بررسی نمودار بیری و شبیه‌سازی رفتار‌های مشخص شده در این نمودار بر اساس پارامتر‌های دما و فشار می‌باشد. با توجه به نتایج بدست آمده مشخص شد که کرنش رچتینگ همیشه در سیکل‌های اول بزرگ‌تر از سیکل‌های بعدی می‌باشد اما در حالت پلاستیک، کرنش پلاستیک در هنگام بارگذاری حرارتی برابر با زمان حذف بارگذاری حرارتی است. در ناحیه‌ی شیک‌دان (shakedown) نیز پس از اولین کرنش پلاستیک، رفتار الاستیک در ورق ایجاد می‌شود. در آخر مشخص شد که این نمودار کاربرد منحصر به فردی در پیش‌بینی رفتار انواع ورق‌ها دارد و می‌توان از ورق با هر ابعاد و جنسی برای بررسی رفتار شیک‌دان، رچتینگ، الاستیک و پلاستیک استفاده کرد.

Investigating the ratcheting and shakedown behavior of a carbon steel sheet under cyclic thermal loading and axial loading using Bree diagram

Ratcheting is known as the accumulation of plastic strains resulting from cyclic loadings. In this research، the simulation of a S275 carbon steel sheet’s behavior subjected to cyclic thermal loading and axial load has been investigated. This analysis was performed using the finite element method and employing Ansys Parametric Design Language (APDL). This study investigates the Bree diagram and simulates the behaviors specified in this diagram concerning temperature and pressure parameters. According to the results، it turned out that the ratchet strain is always larger in the first cycles than in subsequent cycles. Nevertheless، the plastic strain during cyclic thermal load is equal to the plastic strain while removing the cyclic thermal load in the plastic area. In the shakedown area، after the first plastic strain، elastic behavior occurs in the sheet. Finally، it was found that Bree’s diagram has a unique application in predicting the behavior of different types of sheets، and sheets with any dimensions and material can be used to study the behavior of shakedown، ratcheting، elasticity، and plasticity.