تعیین رابطۀ انرژی-عمق شیار در فولاد api x65 با استفاده از نمودارهای نیرو-جابجایی در آزمایش ضربه شارپی

در این مقاله رفتار دینامیکی فولاد api x65 تحت بارگذاری ضربه‌ای با استفاده از دستگاه ضربه شارپی مجهزشده به مدار نیروسنج با ظرفیت 450 ژول بررسی گردید. از این دستگاه به دو طریق می‌توان انرژی شکست را به‌دست آورد. در روش اول اختلاف انرژی پتانسیل قبل و بعد از برخورد چکش به نمونه توسط صفحه دیجیتالی دستگاه گزارش می‌شود. در روش دوم از خروجی کرنش‌سنج‌های نصب‌شده روی چکش، نمودار نیرو-جابجایی به‌دست می‌آید و مساحت زیر آن به‌عنوان انرژی شکست فولاد آزمایش‌شده گزارش می‌شود. با استفاده از دستگاه مجهز شده، انرژی شروع ترک، انرژی رشد ترک و انرژی کلی شکست برای هشت گروه نمونه از فولاد آزمایش شده برحسب عمق متفاوت شیار اولیه به‌صورت نمائی محاسبه و گزارش شد. همچنین نیروهای ویژه مورد نیاز برای طراحی سازه‌های تحت بارگذاری دینامیکی استخراج و ارائه گردید. نوآوری مهم تحقیق حاضر حصول هشت ضریب تحصیح جدید به ازای عمق شیار‌های متفاوت نمونه است. ضرایب تصحیح محاسبه شده جدید و میانگین آنها با ضریب تصحیح گزارش شده در تحقیقات قبلی برای مدل‌های مرسوم پیش‌بینی شکست لوله‌های انتقال انرژی فولادی مقایسه شده است که تطابق بسیار خوبی را نشان می‌دهد.

determination of energy-notch depth relationship using force-displacement diagrams in instrumented charpy impact testing of api x65 steel

in this paper, dynamic behavior of api x65 steel under impact loading was studied using an instrumented charpy machine of 450j capacity. the fracture energy can be measured using this testing machine in two different ways. in the first method, the difference in potential energy before and after impact test is reported via machine dial. in the second method, the output voltage from load-cell (mounted on the machine tup) gives load-displacement data from which energy is calculated via curve integration. using instrumented data, the initiation energy, propagation energy and total fracture energy for eight series of specimens made from tested steel were measured and found to have exponential behavior versus initial notch depth. furthermore, the characteristic forces used for the design of dynamically loaded structures (namely general yielding, fgy, and maximum force, fm) were determined from the force-displacement diagram. the important innovation of this research is presentation of eight new correction factors for different notch depth of specimens. these new correction factors and their mean value were compared with a similar data from a previous research work for conventional fracture models of energy transportation steel pipelines which showed good agreement.