تنش پسماند (Residual Stress)

تعریف کلی از تنش پسماند

تنش پسماند تنشی است که پس از حذف عامل ایجاد تنش، در ماده جامد باقی می ماند. تنش های پسماند در هر سازه مکانیکی به دلایل مختلفی می تواند وجود داشته باشد. این عوامل می تواند تغییر شکل پلاستیک، تغییرات دمایی در ماده و یا تغییر در ساختار آن (تغییر فاز) باشد. این عوامل در فرآیندهای ساخت، رایج ترین پارامترهای ایجاد تنش پسماند هستند. تقریبا همه فرآیندهای ساخت مانند ریخته گری، جوشکاری، ماشینکاری، قالب زنی، تغییر شکل پلاستیک در طول خمش و نورد باعث ایجاد تنش پسماند در جسم تولید شده می شوند.

برای مثال در قالب ریزی یک پلیمر به دلیل فشاربالا، تغییرات دما و آزاد شدن زنجیره های پلیمر پس از فرآیند، امکان ایجاد تنش پسماند قطعه وجود خواهد داشت.

Residual-Stress-Molding

تاثیرات تنش پسماند

تاثیرات تنش پسماند وابسته به اهداف طراحی و استفاده سازه ممکن است مطلوب یا نامطلوب باشد. در مثال ذکر شده وجود تنش پسماند در قطعه تولید شده سبب ایجاد انقباض و اعوجاج در آن می شود که مطلوب نیست. در عین حال بسیاری از طراحی ها وابسته به تنش پسماند است. به ویژه مواد شکننده و ترد می توانند از طریق تنش های پسماند فشاری مقاوم تر شوند.

مکانیزم شکست درمواد ترد غالبا با ایجاد یک ترک شروع می شود. زمانی که یک تنش کششی به چنین ماده ای اعمال شود، نوک ترک پدیده تمرکز تنش را تجربه می کند و در نتیجه تنش در نوک ترک از تنش متوسط اعمال شده به ماده بیشتر می شود. این پدیده سبب گسترش سریع ترک و در نتیجه  شکست ماده می شود. حال اگر یک تنش پسماند فشاری در ماده وجود داشته باشد، از شکست ترد جلوگیری می کند زیرا ترک اولیه تحت شرایط وجود تنش پسماند فشاری در ماده ایجاد شده است. با توجه به اینکه برآیند نیروهای اعمال شده به ماده ناشی از تنش های پسماند فشاری و تنش کششی ناشی از بارگذاری خارجی است، تا وقتی تنش کششی نتواند بر تنش پسماند فشاری غلبه کند، برآیند تنش اعمال شده به ماده فشاری است و از رشد ترک و نهایتا شکست جلوگیری می شود.

از دیگر تاثیرات مثبت تنش های پسماند در فرآیند Laser Peening است. در این فرآیند با استفاده از ایجاد تنش های پسماند فشاری در ماده خواصی مانند استحکام یا سختی سطح و یا عمر خستگی را ارتقا می دهند.

می توان گفت نقش تنش های پسماند در یک جسم به اندازه تنش های مکانیکی مهم است. در حالیکه تنش های ناشی از بارگذاری های خارجی با دقت قابل قبولی قابل اندازه گیری هستند، پیش بینی تنش های پسماند کار آسانی نیست. بنابراین داشتن روشی قابل اعتماد برای اندازه گیری این تنش ها به طور مستقیم به گونه ای که کم ترین آسیب را به سطح برساند، امری مهم است.

 

منبع:

MECHANICS of MATERIALS by Ferdinand P.Beer

طراحی اجزا از جوزف ادوارد شیگلی

این پست را به اشتراک بگذارید

درباره نویسنده : لیلا طرفه نژاد

2 نظر

  1. ali 16 شهریور 1395 at 12:13 پاسخ

    عالی بود

    • سید محمد حجازی
      سید محمد حجازی 23 شهریور 1395 at 13:01 پاسخ

      سلام دوست عزیز
      سپاس از اینکه نظر خودتون رو با ما در میون گذاشتین.

ارسال نظر

آدرس پست الکترونیک شما منتشر نخواهد شد.