دانلود مقاله ISI انگلیسی شماره 58253
ترجمه فارسی عنوان مقاله

مشاهدات تجربی و مدلسازی عددی شکل گیری مناطق پلاستیکی محلی در لایه های سطح سخت شده به علت اضافه بار تماس

عنوان انگلیسی
Experimental observation and numerical modeling of formation of local plastic zones in hardened surface layers due to contact overloading
کد مقاله سال انتشار تعداد صفحات مقاله انگلیسی
58253 2015 13 صفحه PDF
منبع

Publisher : Elsevier - Science Direct (الزویر - ساینس دایرکت)

Journal : Mechanics of Materials, Volume 83, April 2015, Pages 90–102

ترجمه کلمات کلیدی
سخت شدن مورد، مواد پلاستیکی درجه بندی شده، منطقه پلاستیکی، تماس هرتزیان، تماس با بیش از حد
کلمات کلیدی انگلیسی
Case hardening; Plastically graded materials; Plastic zone; Hertzian contact; Contact overloading
ترجمه چکیده
مشکل تشکیل مناطق پلاستیکی در بدنه های سخت فلز با توجه به اضافه بار تماس، از نظر آزمایشگاهی و عددی مورد بررسی قرار گرفته است. مواد فلزی در معرض سخت شدن سطح نشان دهنده تنوع فضایی سختی مواد و مقاومت در برابر خوردگی با کاهش مشخصات با عمق و متعلق به کلاس مواد به اصطلاح مواد پلاستیکی درجه بندی شده است. برنامه آزمایشی ارائه شده، آزمونهای سختی میکرو ویکرز را برای تطبیق تنوع سختی مواد و مقاومت مربوط به عملکرد برای هر دو نمونه ساخته شده از ماده سخت و سخت پوستان ساخته شده از فولاد ابزار کروم استفاده می کند. نشان داده شده است که بسته به مشخصات مقاومت در مناطق نزدیک سطح و پارامترهای تماس، یک تغییر شکل پلاستیکی می تواند در زیر لایه سخت ایجاد شود. توزیع کشش پلاستیکی موثر استخراج شده از اندازه گیری های افزایش سختی میکرو در توافق خوب با نتایج شبیه سازی عناصر محدود از یک ماده پلاستیکی درجه بندی تحت شرایط بارگذاری مشابه پیدا شده است. تجزیه و تحلیل عددی نشان می دهد اختلالات قابل توجه در توزیع میدان استرس در لایه سخت شده به دلیل تشکیل یک منطقه پلاستیکی بسته در لایه های گرادیان، از جمله توسعه استرس کششی بر روی مرز بین مناطق الاستیک و پلاستیکی و همچنین افزایش کلی در شدت تنش موثر نشان داده شده است که لایه سخت شده رفتار مشابه با یک پرتو الاستیک بر پایه سازگار است. این اختلالات زمینه تنش در لایه های سخت شده با ظرفیت تغییر شکل کم می تواند به شدت بر دوام و قابلیت کار با قطعات مکانیکی تحت پوشش سطحی تاثیر گذارد.

چکیده انگلیسی

The problem of formation of plastic zones in case-hardened metallic bodies due to contact overloading is studied both experimentally and numerically. Metallic materials exposed to surface hardening demonstrate spatial variation of the material hardness and yield strength with a decreasing profile with depth and belong to the class of so-called plastically graded materials. The presented experimental program employs micro-Vickers hardness tests to map the variation in material hardness and corresponding yield strength for both virgin and loaded case-hardened specimens made of a chromium tool steel. It is shown that, depending on the profile of the yield strength in the near-surface zones and contact parameters, a plastic deformation can originate underneath the hardened layer. The distribution of the effective plastic strain extracted from the micro-hardness increment measurements are found in good agreement with the results of finite element simulations of a plastically graded material subjected to similar loading conditions. Numerical analysis reveals significant perturbations in the stress field distribution within the hardened layer due to formation of a closed-shaped plastic zone in the gradient layers, including development of a tensile stress on the boundary between the elastic and plastic zones as well as an overall increase in the effective stress intensity. It is shown that the hardened layer behaves similar to an elastic beam on a compliant foundation. These stress field perturbations in the hardened layers with low deformation capacity can greatly affect the durability and serviceability of surface treated mechanical parts.