جلسه دفاع سمینار دوم (خانم سحر قطرسامانی)

موضوع: مدل­سازی و پیش­بینی خواص تریبولوژیکی تماس سطوح در دوره‌گذار

ارائه‌دهنده: سحر قطره‌سامانی

استاد راهنما:دکتر صالح اکبرزاده

اساتید مشاور: دکتر مایکل خوانساری، دکتر فخرالدّین اشرفی‌زاده

اساتید داور: دکتر محمّدرضا فروزان، دکتر محسن اصفهانیان، دکتر مسعود عطاپور، دکتر بهروز موحدی

چکیده

پدیده­ های تریبولوژی امروزه از چندین نقطه نظر به‌طور گسترده در زمینه­ های مختلف علمی مورد بحث قرار گرفته‌اند و نقش پر اهمیتی در مهندسی‌ سطح دارند. خواص تریبولوژیکی از جمله خصوصیات بسیار مهم مواد به‌شمار می‌روند. به‌گونه‌ای که مهار و کنترل پدیده‌های اصطکاک و سایش می‌تواند تا حد زیادی در کارایی مواد و ابزارها اثر بگذارد. کارهای تجربی زیادی در مورد اصطکاک و سایش در تماس‌ سطوح در حالت خشک، روانکاری، و پوشش­دار انجام گرفته است. اما تمرکز این تحقیق ارائه یک مدل نظری جامع و قابل اعتماد می‌باشد، که با كمترين استفاده از نتایج تجربی بتواند ضریب اصطکاک و سایش را در دوره‌گذار، دوره­ای که نرخ سایش و ضریب اصطکاک تغییر می­ کند، پیش‌بینی کند. از این‌رو در تحقیق حاضر سعی شده است برنامه‌ای برای پیش­بینی ضریب اصطکاک و سایش در دوره‌گذار با در نظر گرفتن تغییرات مرحله‌ای زبری سطح و همچنین تشکیل ذرات سایشی حین دوران‌گذار سایش با ‌کمک نرم­افزار متلب نوشته شود. بنابراین ابتدا خواص مکانیکی ماده و زبري سطح جسم اندازه‌گيري و به‌عنوان ورودی وارد برنامه شده است. سپس تنش و ضریب اصطکاک از لغزش بین زبری‌ها برای شعاع‌های مختلف تماسی هر زبری در هر مرحله از تماس پیش‌بینی شده است. در ادامه با تعیین طول مشخصه، تغییرات پروفیل زبری و تشکیل ذره‌ سایشی در هر مرحله و سپس با استفاده از مدل مکانیک آسیب پیوسته ضریب سایش پیش‌بینی شده است. برای اعتباربخشی مدل ارائه شده آزمایش‌هایی برای دوره‌گذار طراحی شده است و توسط دستگاه پین روی دیسک برای چند نمونه از جنس ST37 و پارامترهای متغیر پروفیل زبری سطح، سرعت، و نیرو انجام گرفته است. نتایج نظری و تجربی در حالت لغزش خشک نشان داده که ضریب سایش با افزایش ضریب اصطکاک در دوره‌گذار افزایش می‌یابد و سپس به‌حد پایدار می‌رسد. نتایج به‌دست آمده از اندازه‌گیری ضریب اصطکاک با یافته‌های حاصله از روش‌های عددی هم‌خوانی بسیار خوبی دارد و می‌تواند اطمینان بیشتری درباره دیگر یافته‌های مدل‌سازی که امکان اندازه‌گیری آن‌ها نبوده است، ببخشد. همچنین نمودار خروجی شبیه‌سازی تغییرات پروفیل زبری سطح و ذرات سایشی تشکیل شده در هر مرحله استخراج شده است. نتایج شبیه‌سازی از تأثیر قابل ملاحظه تغییرات پروفیل زبری سطح روی پارامترهای تریبولوژیکی مسأله مانند اصطکاک و سایش حکایت دارد. در این تحقیق از مدل‌سازی کوتاه شدن زبری بر اثر برخورد الاستوپلاستیک و پلاستیک با یکدیگر در دوران گذار سایش مشخص شده که منظور نکردن ایت اتفاقات ممکن است انحرافی قابل ملاحظه در نتایج ضریب اصطکاک و ضریب سایش ایجاد کند. همچنین در این تحقیق پیش‌بینی ضریب سایش با روش مکانیک آسیب پیوسته برای بارگذاری ترکیبی و متغیر نیز بررسی شده است که درصد خطای بین مدل و نتایج تجربی 0/1-1/2 درصد بوده است. در مجموع از نتایجی که به‌دست آمده می‌توان در سیستم‌های سایش و پیش‌بینی سایش در انواع قطعات تحت سایش و تخمین عمر قطعات استفاده کرد.

کلمات کلیدی: تریبولوژی، دوره‌گذار، تماس‌سطح، زبری، اصطکاک، ذره‌سایشی، ضریب‌سایش، مکانیک آسیب پیوسته.