بررسی مشابهت آزمون پانچ کوچک به عنوان یک روش شبه غیرمخرب و آزمون خستگی تک‌محوری در فولاد ss304

به‌منظور تعیین خواص مکانیکی از جمله خواص خستگی مواد به‌کاررفته در سازه‌ها، استفاده از روش‌های مبتنی‌بر آزمون نمونه‌های کوچک، با توجه به محدودیت‌های نمونه‌برداری و ضرورت پرهیز از تخریب قطعه‌ی اصلی، به‌شدت مورد توجه قرار گرفته است. در میان این روش‌ها، آزمون پانچِ کوچک به‌عنوان یکی از روش‌های شاخص مطرح می‌باشد. در این پژوهش هدف بررسی مشابهت آزمون خستگی پانچ کوچک با آزمون خستگی تک محوری در فولاد ss304 به عنوان یک روش شبیه‌غیرمخرب می باشد. به همین منظور رفتار آزمون خستگی پانچ کوچک از منظر نمودار نیرو برحسب تعداد سیکل تا شکست، انرژی هیسترزیس و شکل نمونه پس از آزمون خستگی مورد مطالعه قرار گرفت. پس از آماده‌سازی نمونه‌های آزمون پانج کوچک مطابق با استاندارد اروپایی با کد cwa 15627:2006 این نمونه‌ها در سطوح بارگذاری مختلف مورد آزمون قرار گرفت. در نمونه‌های آزمون پانج کوچک پس از اعمال بارگذاری خستگی خطوط ساحلی ناشی از رشد ترک خستگی در این آزمون به وضوح مشاهده شد. همچنین نمودار نیرو برحسب تعداد سیکل تا شکست به صورت توانی بوده 〖(f_max=3.415×10^5 n_f^(-0.554)،r〗^2=0.96) که از این جهت مشابه نمودار تنش برحسب تعداد سیکل در آزمون تک‌محوری استاندارد می‌باشد. به علاوه در طول آزمون با افزایش تعداد سیکل‌ بارگذاری انرژی حلقه هیسترزیس افزایش پیدا کرده و رابطه آن با تعداد سیکل به صورت توانی می‌باشد 〖(r〗^2>0.81). نتایج این مجموعه آزمون‌ها نشان‌دهنده مشابهت رفتار آزمون پانچ کوچک خستگی با آزمون خستگی محوری استاندارد می‌باشد، از این رو انتظار می‌رود آزمون خستگی پانچ کوچک به عنوان یک روش کارآمد در ارزیابی خواص خستگی مواد به کار رفته در سازه‌ها مورد استفاده قرار گیرد.

investigation of the similarity between the small punch test as a pseudo-non-destructive method and uniaxial fatigue testing in ss304 stainless steel

determining the mechanical properties of materials ، including fatigue properties used in structural components often presents challenges due to limitations in specimen extraction and the necessity of avoiding damage to in-service parts، especially in existing، safety - critical engineering components. to address these constraints، small - specimen testing techniques have gained considerable attention in recent years، with the small punch test (spt) being one of the most prominent methods. this study aims to evaluate the similarity between the small punch fatigue (spf) test and the conventional uniaxial fatigue test in ss 304 stainless steel as a pseudo - non - destructive method for potential structural integrity assessment applications. for this purpose، the small punch fatigue (spf) test response was analyzed in terms of the load–cycle relationship، hysteresis energy evolution، and specimen morphology after fatigue testing. ss 304 stainless steel specimens were prepared in accordance with the european standard c w a 15627 : 2006 and subjected to various cyclic loading levels. post - test examinations revealed distinct beach marks on the fracture surfaces، clearly indicating fatigue crack growth under cyclic loading. the load – cycle curves obtained from the small punch fatigue test (spf) exhibited a power - law trend 〖(f_max = 3.415 × 10 ^5 n_f ^ (-0.554) ،r 〗^ 2 = 0.96 )، comparable to the stress – cycle curves typically observed in standard uniaxial fatigue tests. additionally، the hysteresis loop energy increased with the number of cycles، and its relationship with the number of cycles followed a power - law form 〖 (r〗 ^ 2 > 0.81). the strong correlation between the fatigue behavior measured using the small punch fatigue test (spf) and that obtained from conventional uniaxial fatigue testing indicates that the small punch fatigue test can serve as an effective method for fatigue property evaluation of materials used in structures.