تحلیل تجربی و عددی رشد ترک خستگی در پیچ های کربونیزه شده سرسیلندر موتور بنزینی

مطالعه در مورد رشد ترک خستگی پیچهای کربونیزه شده سرسیلندر موتور بنزینی در دو بخش تجربی و عددی انجام گردید. بخش تجربی مطالعه شامل تعیین ترکیب شیمیایی، خصوصیات کششی، سختیسنجی، بررسی ریزساختاری و بررسی سطح شکست بود. مشاهدات میکروسکوپی الکترونی روبشی (SEM) از سطح شکست، خستگی را به عنوان عامل اصلی شکست زودرس پیچها با عمر تقریبی ۸^۱۰×۱.۴۴ سیکل معرفی نمود. ترک از ناحیه لایه سطحی کربونیزه پیچها شروع شده است که ناخالصیهای ترکیبات اکسیدی و حفره به انتشار ترک تا شکست نهایی کمک کرده است. بخش عددی مطالعه شامل تحلیل تنش و رشد ترک خستگی بود. تحلیل تنش نشان داد که حداکثر تنش ایجاد شده در پیچها حدود ۴% بیشتر از مقدار استاندارد میباشد. تمرکز تنش بالا در ناحیه رزوه یکی از عوامل جوانهزنی ترک میباشد که نیروی سیکلی فشار احتراق باعث گسترش ترک خستگی میگردد. همچنین تحلیل عددی خستگی نشان داد که وجود ترک به عمق ۰.۱۲ میلیمتر منشاء شکست زودرس میشود. مقایسه دو بخش تجربی و عددی نشان داد که عمق ترک محاسبه شده با مشاهدات لایه اکسیدی میکروسکوپهای نوری و الکترونی روبشی مطابقت قابل قبولی دارند.

Keywords:

موتور بنزینی , پیچ سرسیلندر , خرابی خستگی , ریزساختار , رشد ترک خستگی , علت خرابی