Таҳқиқот ба таври таҷрибавӣ месанҷад, ки сутунҳои амудии рафҳои анбор, ки аз пӯлоди хунукшаклшуда истеҳсол шудаанд, пас аз дучор шудан ба ҳарорати баланд ва сипас то ҳарорати муҳит хунук шудан то чӣ андоза мустаҳкамии худро нигоҳ медоранд. Дар маҷмӯъ 112 купони кашишӣ аз пӯлодҳои E250 ва E350 дар диапазони 300–900 °C гарм ва хунук карда шуданд; инчунин дар сутунҳои кӯтоҳи фишории рафи сӯрохдори буриши омегашакл аз пӯлоди E250 бо ғафсии 1,6 mm 10 озмоиши фишор гузаронида шуд. Ҳангоми расидан ба 900 °C дида шуд, ки мустаҳкамии ҷорӣ дар гурӯҳҳои гуногуни намунаҳо то тақрибан %50–60-и арзиши ибтидоӣ ва мустаҳкамии кашишӣ то тақрибан %57–69 коҳиш ёфтааст, дар ҳоле ки модули чандирӣ асосан нигоҳ дошта шудааст. Иқтидори миёнаи фишории сутунҳои раф аз 120,5 kN дар ҳарорати муҳит то 54,2 kN пас аз 900 °C коҳиш ёфта, дар ҳамаи намунаҳои фишорӣ шакли бартаридоштаи вайроншавӣ каҷшавии дисторсионӣ буд. Азбаски натиҷаҳо ба таҷрибаҳои гармкунӣ-хунуккунии назоратшавандаи кӯраи барқӣ ва танҳо як геометрияи сутуни раф тааллуқ доранд, онҳо тамоми таъсирҳои ҳароратӣ, механикӣ ва пайвастшавиро дар сӯхтори воқеии анбор ифода намекунанд.
Саволи асосии муҳандисии таҳқиқот ин аст, ки оё рафи анбории пӯлодие, ки ҳангоми сӯхтор фурӯ нарафтааст, пас аз хунук шудан метавонад танҳо аз рӯи намуди зоҳирӣ барои истифодаи дубора арзёбӣ шавад. Натиҷаҳои таҷрибавӣ нишон медиҳанд, ки ин кофӣ нест: махсусан дар ҳароратҳои қуллавии зиёда аз 600 °C мустаҳкамии ҷорӣ ва ниҳоии пӯлод ба таври назаррас коҳиш ёфта, иқтидори меҳварии борбардории сутуни раф низ паст мешавад. Дар муқобил, нисбатан кам тағйир ёфтани модули чандирӣ пас аз ҳарорати баланд нишон медиҳад, ки фарзияи «азбаски сахтӣ асосан барқарор шудааст, пас мустаҳкамӣ ҳам барқарор шудааст» боэътимод нест.
Муҳаққиқон танҳо натиҷаҳои таҷрибавиро чен накардаанд; онҳо барои модули боқимондаи чандирӣ, мустаҳкамии ҷорӣ ва мустаҳкамии ниҳоӣ муодилаҳои пешгӯии вобаста ба ҳарорат таҳия карда, мустаҳкамии боқимондаи фишории сутунҳои рафи сӯрохдорро бар асоси муқаррароти Direct Strength Method-и AS/NZS 4600:2018 ва AISI S100:2024 арзёбӣ кардаанд. Дар муқоисаи муфассал, пешгӯиҳои бар каҷшавии дисторсионӣ асосёфта нисбат ба равиши «иқтидори ҳадди ақал»-и стандартҳо ба натиҷаҳои таҷрибавӣ наздиктар баромадаанд.
Чаро сутунҳои рафи анбории аз пӯлоди хунукшаклшуда мушкили махсус ба вуҷуд меоранд?
Системаҳои рафҳои анбор одатан аз сутунҳо, болорҳо ва унсурҳои диагоналӣ иборатанд. Расми 1 дар саҳифаи 2-и манбаъ ҳам як системаи воқеии рафи паллетӣ ва ҳам тарҳи борбардори ин ҷузъҳои асосиро нишон медиҳад. Азбаски сутунҳои раф аз варақаҳои тунуки пӯлод бо ғелонидан ё хамкунии прессӣ дар ҳарорати хона шакл дода мешаванд, онҳо нисбати мустаҳкамӣ/вазн баланд доранд; аммо тунукдевор будани онҳо онҳоро ба каҷшавии маҳаллӣ, дисторсионӣ ва глобалӣ ҳассос мекунад.
Омили дигаре, ки мушкилро душвортар мекунад, мавҷуд будани шумораи зиёди сӯрохҳо дар девор ва фланецҳои сутунҳои раф аст, то пайвастҳои болор дар баландиҳои гуногун иҷро шаванд. Ин сӯрохҳо масоҳати холиси буриш ва рафтори каҷшавиро тағйир медиҳанд. Аз ин рӯ, фарзияҳои классикии сутунҳои буриши пурра мустақиман кофӣ нестанд.
Озмоиши «пас аз сӯхтор» дақиқ чӣ гуна анҷом дода шуд?
Ин таҳқиқот озмоиши унсури борбардорро мустақиман зери аланга анҷом надодааст. Намунаҳо аввал ба таври назоратшаванда гарм карда шуданд, баъдан дубора то ҳарорати муҳит хунук карда шуданд ва танҳо баъд озмоишҳои механикӣ гузаронида шуданд. Аз ин рӯ, хусусиятҳои ченшуда мустаҳкамии фаврӣ дар ҳарорати баланд нестанд, балки post-fire residual яъне хусусиятҳои механикии боқимонда пас аз давраи гармкунӣ-хунуккунӣ мебошанд.
Расми 3 дар саҳифаи 6-и манбаъ кӯраи барқии муфелӣ ва Расми 4 протоколи гармкунӣ-хунуккуниро нишон медиҳад. Суръати гармкунӣ:
10 °C/дақиқа
интихоб шудааст. Пас аз расидан ба ҳарорати ҳадаф, барои яксон шудани ҳарорати намунаҳо:
20 дақиқа
дар ҳарорати доимӣ нигоҳ дошта шуданд. Баъдан дари кӯра кушода шуда, намунаҳо дар дохили кӯра ба таври табиӣ хунук карда шуданд. Пас аз он ки кӯра ба ҳарорати муҳит расид, намунаҳо бароварда, бо қоғази сунбода тоза карда шуданд ва андозаҳо дубора гирифта шуданд.
Verianla Live: Занҷири гармкунӣ-хунуккунӣ-озмоиши мустаҳкамии боқимонда
Раванди зер мантиқи таҷрибавиро ҷамъбаст мекунад, ки дар таҳқиқот ҳам барои купонҳои кашишӣ ва ҳам барои намунаҳои сутуни кӯтоҳ истифода шудааст.
| Марҳила | Татбиқ дар таҳқиқот | Манбаъ |
|---|---|---|
| 1. Намунаи ибтидоӣ | Купонҳои кашишии E250/E350 ё сутуни рафи сӯрохдори буриши омегашакли E250 омода карда мешавад. | Бахшҳои 3.1 ва 3.2 |
| 2. Гармкунӣ дар кӯра | Дар кӯраи барқии муфелӣ ҳарорат бо суръати 10 °C/дақиқа то ҳарорати ҳадаф баланд карда мешавад. | Бахши 3.1.1 |
| 3. Нигоҳдорӣ дар ҳарорат | Дар ҳарорати ҳадаф барои 20 дақиқа устуворсозӣ анҷом дода мешавад. | Бахши 3.1.1 |
| 4. Хунуккунии табиӣ | Бо кушода нигоҳ доштани дари кӯра намуна ба таври табиӣ то ҳарорати муҳит хунук карда мешавад. | Бахши 3.1.1 / Расми 4 |
| 5. Назорати сатҳ ва андоза | Намунаҳо тоза карда шуда, пеш аз озмоиш ченкуниҳои ниҳоии геометрӣ гирифта мешаванд. | Бахши 3.1.1 |
| 6. Озмоиши хусусиятҳои боқимонда | Дар купонҳо озмоиши кашишӣ ва дар сутунҳои раф озмоиши фишори меҳварӣ гузаронида мешавад. | Бахшҳои 3.1.2 ва 3.2.1 |
| 7. Ҳисоби иқтидори боқимонда | Натиҷаҳо ба арзишҳои истинодии 20 °C тақсим шуда, коэффициентҳои коҳиш/нигоҳдорӣ ҳисоб карда мешаванд. | Бахши 4 |
Verianla Live: Ин раванд таъсири назоратшавандаи кӯраро ифода мекунад; онро набояд ҳамчун сӯхтори воқеии анбор ё каҷхати стандартии сӯхтор тафсир кард.
Озмоиши кашишӣ бо чанд намуна анҷом дода шуд?
Дар маҷмӯъ 112 купони кашишӣ озмоиш карда шуд. Дар гурӯҳи E250 48 ва дар гурӯҳи E350 64 купон мавҷуд аст.
| Синфи пӯлод | Мустаҳкамии номиналии ҷорӣ | Ғафсӣҳо | Ҳароратҳо | Хунуккунӣ | Шумораи умумии купонҳо |
|---|---|---|---|---|---|
| E250 | 250 MPa | 1,6; 2,5; 3,0 mm | 20 °C ва 300–900 °C | Хунуккунии ҳавоӣ/табиӣ | 48 |
| E350 | 350 MPa | 1,6; 1,8; 2,5; 3,0 mm | 20 °C ва 300–900 °C | Хунуккунии ҳавоӣ/табиӣ | 64 |
Гарчанде дар як қисми матни манбаъ диапазони ғафсӣ 1,6–3,5 mm навишта шудааст, дар матритсаи таҷриба ва ҷадвалҳои натиҷаҳо намунаи 3,5 mm мавҷуд нест. Аз ин рӯ, барои додаҳои таҷрибавӣ диапазони 1,6–3,0 mm-и Ҷадвали 2 бояд асос гирифта шавад.
Озмоиши кашишӣ чӣ гуна анҷом дода шуд?
Купонҳо мувофиқи равишҳои геометрӣ ва таҷрибавии ASTM E8 ва ISO 6892 омода карда шуданд. Дар озмоиши кашишӣ мошини гидравликии Universal Testing Machine-и MTS бо иқтидори 100 kN истифода шуда, деформатсия бо экстензометри тамосии дорои дарозии ченкунии 50 mm пайгирӣ карда шуд.
Намуна дар меҳвари бор бо лазери хаттии Leica ҳамоҳанг карда шуд. Барои пешгирии лағзиш дар чанголҳо фишори маҳкамкунии 1000 psi ва дар оғоз пешбори 1 kN татбиқ карда шуд.
Озмоиш бо ду суръати гуногуни ҷойивазкунӣ гузаронида шуд:
- То нуқтаи ҷорӣ: 0,05 mm/дақиқа
- Пас аз ҷорӣ то шикастан: 0,4 mm/дақиқа
Намуди намунаҳо бо ҳарорат чӣ гуна тағйир ёфт?
Расми 9 дар саҳифаи 9-и манбаъ намуди купонҳои E250 ва E350-ро, ки ба ҳароратҳои гуногун дучор шудаанд, паҳлу ба паҳлу нишон медиҳад. Барои намунаҳои 300 °C сатҳи кабудранг ва нисбатан ҳамвор, барои намунаҳои 500–600 °C сатҳи хокистарии ториктар ва ноҳамвор ва барои намунаҳои зиёда аз 700 °C тағйири ранги қаҳварангмонанд гузориш шудааст.
Ҳамаи купонҳо ба таври чандирпазир шикастаанд; зикр шудааст, ки дар намунаҳои зиёда аз 700 °C чандирпазирии бештар мушоҳида шудааст.
Каҷхатҳои шиддат–деформатсия чиро нишон медиҳанд?
Расми 10 дар саҳифаи 10 каҷхатҳои шиддат–деформатсияи ҳафт гурӯҳи ғафсии гуногуни E250/E350-ро пас аз таъсири 20–900 °C якҷоя нишон медиҳад. Тамоюли асосӣ ин аст, ки бо баланд шудани ҳарорат сатҳҳои шиддати максималии каҷхатҳо поён мераванд.
Коҳиши мустаҳкамии ҷорӣ ва ниҳоӣ махсусан дар диапазони 700–900 °C равшантар мешавад. Дар муқобил, тағйири нишеби ибтидоии чандирӣ, яъне модули чандирӣ, нисбат ба талафи мустаҳкамӣ хеле маҳдудтар аст.
Модули чандирӣ пас аз сӯхтор то чӣ андоза тағйир ёфт?
Модули чандирӣ дар таҳқиқот хусусияти механикие мебошад, ки камтарин осеб дидааст. Мувофиқи равиши ISO 6892-1 он аз нишебии каҷхати шиддат–деформатсия дар байни %10–50-и мустаҳкамии ҷорӣ ҳисоб карда шудааст.
Коэффициентҳои нигоҳдории модули чандирӣ, ки дар 900 °C чен шудаанд, вобаста ба таркиби намуна тақрибан аз 0,88 то 1,02 тағйир меёбанд. Дар намунаи E250 1,6 mm ин таносуб 0,94, дар E350 1,8 mm — 0,88 ва дар E350 3,0 mm — 1,02 аст.
Аз ин рӯ, натиҷаи таҳқиқот, ки «модули чандирӣ пас аз ҳарорати баланд асосан нигоҳ дошта мешавад», аз натиҷаҳои мустаҳкамии ҷорӣ ва ниҳоӣ ба таври равшан фарқ мекунад.
Мустаҳкамии ҷорӣ то чӣ андоза коҳиш ёфт?
Мустаҳкамии ҷорӣ нисбат ба мустаҳкамии ниҳоии кашишӣ ба ҳароратҳои баланд ҳассостар муайян шудааст. Пас аз 900 °C коэффициентҳои нигоҳдорӣ:
| Намуна | Мустаҳкамии боқимондаи ҷорӣ дар 900 °C | Нигоҳдорӣ нисбат ба 20 °C |
|---|---|---|
| E250 — 1,6 mm | 172,3 MPa | 0,50 |
| E250 — 2,5 mm | 193,1 MPa | 0,55 |
| E250 — 3,0 mm | 182,2 MPa | 0,60 |
| E350 — 1,6 mm | 215,2 MPa | 0,56 |
| E350 — 1,8 mm | 182,0 MPa | 0,52 |
| E350 — 2,5 mm | 194,0 MPa | 0,51 |
| E350 — 3,0 mm | 215,0 MPa | 0,57 |
Ба ибораи дигар, пас аз таъсири 900 °C баъзе купонҳо тавонистаанд танҳо тақрибан нисфи мустаҳкамии ибтидоии ҷории худро нигоҳ доранд.
Мустаҳкамии ниҳоии кашишӣ то чӣ андоза нигоҳ дошта шуд?
Дар мустаҳкамии ниҳоӣ низ талафи назаррас вуҷуд дорад; аммо дар ҳарорати баланд одатан нисбат ба мустаҳкамии ҷорӣ ҳиссаи бештаре нигоҳ дошта шудааст.
| Намуна | Мустаҳкамии боқимондаи ниҳоӣ дар 900 °C | Нигоҳдорӣ нисбат ба 20 °C |
|---|---|---|
| E250 — 1,6 mm | 267,0 MPa | 0,57 |
| E250 — 2,5 mm | 296,5 MPa | 0,69 |
| E250 — 3,0 mm | 258,8 MPa | 0,68 |
| E350 — 1,6 mm | 300,0 MPa | 0,63 |
| E350 — 1,8 mm | 298,5 MPa | 0,62 |
| E350 — 2,5 mm | 279,2 MPa | 0,65 |
| E350 — 3,0 mm | 306,7 MPa | 0,69 |
Графикҳои коҳиш дар саҳифаи 13 ба таври равшан нишон медиҳанд, ки махсусан пас аз тақрибан 600 °C коҳиши мустаҳкамии ҷорӣ ва ниҳоӣ суръат мегирад.
Озмоишҳои фишории сутуни раф бо кадом геометрия анҷом дода шуданд?
Озмоишҳои фишор дар буриши сӯрохдори омегашакл бо андозаи номиналии 90 × 65 × 1,6 mm анҷом дода шуданд, ки аз пӯлоди синфи E250 истеҳсол шудааст. Дарозии намуна 300 mm дода шудааст.
Расми 6 дар саҳифаи 7-и манбаъ геометрияи буриш ва сӯрохҳои пайваста дар тӯли сутунро нишон медиҳад. Сӯрохҳои девор чоркунҷа ва сӯрохҳои фланецҳо даврашакланд.
Дар маҷмӯъ 10 намунаи сутуни кӯтоҳ барои шароити ҳарорати муҳит ва 300, 500, 700 ва 900 °C санҷида шуданд.
Озмоиши фишор чӣ гуна чен карда шуд?
Мошини электромеханикии озмоишии Zwick Roell бо иқтидори 1200 kN истифода шуд. Ба нӯгҳои боло ва поён плитаҳои пӯлодии 110 × 85 mm кафшер карда шуданд ва ҳадаф он буд, ки бор аз маркази вазни буриш гузарад.
Боргузорӣ бо назорати ҷойивазкунӣ ва бо суръати 0,05 mm/дақиқа анҷом дода шуд. Бо чор LVDT кӯтоҳшавии меҳварӣ ва ҷойивазкуниҳои паҳлуии девор/фланецҳо пайгирӣ карда шуданд. Расми 7 дар саҳифаи 8 дастгоҳи озмоиш ва Расми 8 ҷойҳои LVDT-ро нишон медиҳад.
Иқтидори фишорӣ бо ҳарорат чӣ гуна тағйир ёфт?
То 300 °C талафи назарраси иқтидор мушоҳида нашуд. Пас аз он бо баланд шудани ҳарорат иқтидори боқимондаи фишорӣ пайваста коҳиш ёфт.
| Ҳарорати таъсир | Иқтидори миёнаи таҷрибавӣ | Нигоҳдорӣ нисбат ба 20 °C | Талафи иқтидор |
|---|---|---|---|
| 20 °C | 120,5 kN | 1,00 | Истинод |
| 300 °C | 120,6 kN | 1,00 | ≈ %0 |
| 500 °C | 108,9 kN | 0,90 | ≈ %10 |
| 700 °C | 94,5 kN | 0,78 | ≈ %22 |
| 900 °C | 54,2 kN | 0,45 | ≈ %55 |
Намунаи дуюми гурӯҳи 700 °C дар манбаъ ҳамчун “premature failure” ишора шудааст. Аз ин рӯ, арзиши 94,5 kN нисбат ба миёнаҳои ду намунаи эътиборнок дар ҳароратҳои дигар қувваи такрории таҷрибавии яксон надорад.
Сутунҳои раф чӣ гуна вайрон шуданд?
Яке аз натиҷаҳои муҳими таҳқиқот ин аст, ки дар ҳамаи намунаҳои сутуни кӯтоҳ шакли асосии вайроншавӣ каҷшавии дисторсионӣ буд.
Расми 14 дар саҳифаи 15 сутунҳои кӯтоҳро пас аз таъсири 20, 300, 500, 700 ва 900 °C паҳлу ба паҳлу нишон медиҳад. Шакли дисторсионӣ, ки дар он лабаҳо ва фланецҳои буриш якҷоя гардиш ва ҷойиваз мешаванд, сарфи назар аз тағйири ҳарорат ҳамчун механизми бартаридоштаи вайроншавӣ нигоҳ дошта шудааст.
Чаро CUFSM ва ABAQUS истифода шуданд?
Барои ҳисоб кардани иқтидор бо Direct Strength Method аввал бояд борҳои чандирии каҷшавии маҳаллӣ, дисторсионӣ ва глобалӣ муайян карда шаванд.
Дар таҳқиқот ду равиш истифода шудааст:
- CUFSM: таҳлили каҷшавии чандирӣ бо Finite Strip Method.
- ABAQUS: таҳлили каҷшавии унсурҳои ниҳоӣ бо қиматҳои хоси хаттӣ, ки сӯрохҳоро мустақиман дар бар мегирад.
Азбаски CUFSM буришҳои сӯрохдорро мустақиман модел намекунад, равиши “reduced thickness”, ки дар адабиёт пешниҳод шудааст, татбиқ гардид. Барои каҷшавии маҳаллӣ, дисторсионӣ ва глобалӣ ғафсиҳои коҳишёфтаи гуногун дар девор ва фланец истифода шуданд.
| Навъи каҷшавӣ | Ғафсии коҳишёфтаи девор | Ғафсии коҳишёфтаи фланец |
|---|---|---|
| Маҳаллӣ | 1,14 mm | 1,09 mm |
| Дисторсионӣ | 1,21 mm | 1,36 mm |
| Глобалӣ | 0,94 mm | 1,05 mm |
Дар модели ABAQUS геометрияи воқеии таҷриба истифода шуда, шабака дар атрофи сӯрохҳо майдатар ва унсурҳои пӯсти чоркунҷаи тақрибан 2 × 2 mm татбиқ шудаанд. Расми 19 дар саҳифаи 20 майдакунии маҳаллии шабака, Расми 20 пайвасти нӯгии MPC ва Расми 21 дар саҳифаи 21 режимҳои ҳисобшудаи каҷшавии маҳаллӣ ва дисторсиониро нишон медиҳад.
Натиҷаҳое, ки таҳқиқот дастгирӣ мекунад
- Дар пӯлодҳои хунукшаклшудаи каммустаҳками E250 ва E350 пас аз гармкунӣ-хунуккунӣ модули чандирӣ нисбат ба мустаҳкамии ҷорӣ ва ниҳоӣ хеле камтар таъсир дидааст.
- Коҳиши мустаҳкамии ҷорӣ ва ниҳоӣ махсусан дар ҳароратҳои қуллавии зиёда аз тақрибан 600 °C равшантар шудааст.
- Иқтидори боқимондаи фишории сутуни рафи сӯрохдори омегашакли E250 бо ғафсии 1,6 mm то 300 °C тақрибан нигоҳ дошта шуда, пас аз таъсири 900 °C то тақрибан %45-и иқтидори ибтидоӣ коҳиш ёфтааст.
- Дар ҳамаи сутунҳои кӯтоҳи санҷидашуда механизми бартаридоштаи вайроншавӣ каҷшавии дисторсионӣ буд.
- Дар дохили DSM натиҷаҳои бар иқтидори дисторсионӣ асосёфта нисбат ба равиши «иқтидори ҳадди ақали local/distortional/global» умуман ба натиҷаҳои таҷрибавӣ наздиктар мувофиқат карданд.
- Пешгӯиҳои дисторсионии ба FE асосёфтаи AS/NZS 4600:2018 барои намунаҳои баррасишуда натиҷаҳои наздик ба иқтидори таҷрибавӣ доданд.
- Муодилаҳои нави эмпирикии пешгӯӣ, ки хусусиятҳои механикии боқимондаро ба ҳарорат мепайванданд, аз таҷрибаҳои мавҷуда ва додаҳои адабиёти CFS-и каммустаҳкам ҳосил карда шуданд.
Натиҷаҳое, ки таҳқиқот дастгирӣ намекунад ё санҷида нашудаанд
- Нишон дода нашудааст, ки пас аз сӯхтори воқеии анбор тамоми системаи раф метавонад бехатар дубора истифода шавад.
- Озмоишҳо зери каҷхати стандартии ISO 834 ё атмосфераи воқеии сӯхтор гузаронида нашудаанд.
- Чаҳорчӯбаи пурраи раф, пайвастҳои болор–сутун, диагоналҳо, плитаҳои поя ё борҳои паллетӣ пас аз сӯхтор якҷоя санҷида нашудаанд.
- Озмоишҳои фишорӣ танҳо ба як геометрияи сутуни омегашакли E250, 1,6 mm, 90 × 65 mm тааллуқ доранд.
- Сенарияҳои гуногуни хунуккунӣ, ки хунуккунии ногаҳонӣ бо об ё дахолати оташнишониро ифода мекунанд, баррасӣ нашудаанд.
- Нишон дода нашудааст, ки DSM дар ҳамаи ҳароратҳо ва ҳамаи вариантҳои ҳисобӣ консервативӣ аст.
- Тасдиқ нашудааст, ки муодилаҳои таҳияшудаи пешгӯӣ метавонанд мустақиман ба ҳамаи синфҳои CFS-и баландмустаҳкам татбиқ шаванд.
Тафсир барои Туркия: Натиҷаҳои таҳқиқот дар системаҳои рафии Туркия ба даст оварда нашудаанд ва ягон стандарти мушаххаси Туркия, профили истеҳсолкунанда ё сенарияи сӯхтор арзёбӣ нашудааст. Бо вуҷуди ин, усул нишон медиҳад, ки дар арзёбии рафҳо пас аз сӯхтор на танҳо ба деформатсияи намоён, балки ҳамзамон ба ҳарорати қуллавии тахминӣ, мустаҳкамии боқимондаи мавод, рафтори каҷшавии буриши сӯрохдор ва иқтидори борбардории хоси намуна бояд назар кард. Арзишҳои иқтидори 54,2–120,6 kN дар ин таҳқиқот наметавонанд ҳамчун иқтидори тарҳии профили дигари раф истифода шаванд.
Усул ва Натиҷаҳои Таҳқиқот
Хулосаи техникии барномаи таҷриба
| Ҷузъи таҷриба | Татбиқ дар таҳқиқот |
|---|---|
| Шумораи купонҳои кашишӣ | 112 |
| Синфҳои пӯлод | E250 ва E350 |
| Ғафсиҳои купон | 1,6–3,0 mm; диапазони воқеӣ дар матритсаи таҷриба |
| Ҳароратҳои купон | 20, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900 °C |
| Суръати гармкунӣ | 10 °C/дақиқа |
| Нигоҳдорӣ | 20 дақиқа |
| Хунуккунӣ | Дари кӯра кушода, хунуккунии табиӣ |
| Мошини озмоиши кашишӣ | 100 kN MTS гидравликии UTM |
| Дарозии ченкунии купон | 50 mm |
| Шумораи намунаҳои сутуни кӯтоҳ | 10 |
| Сутуни раф | E250, 90 × 65 × 1,6 mm, буриши омегашакл, сӯрохдор |
| Дарозии сутуни кӯтоҳ | 300 mm |
| Ҳароратҳои сутуни кӯтоҳ | 20, 300, 500, 700, 900 °C |
| Мошини фишорӣ | 1200 kN Zwick Roell |
| Суръати боргузории фишорӣ | 0,05 mm/дақиқа |
| Режими асосии вайроншавӣ | Каҷшавии дисторсионӣ |
Натиҷаҳои AS/NZS 4600:2018 чиро нишон доданд?
Дар ҳисобҳои Direct Strength Method-и AS/NZS 4600 борҳои каҷшавии ба CUFSM ва FE асосёфта алоҳида истифода шуданд.
| Ҳарорат | Озмоиш (kN) | CUFSM minimum / озмоиш | CUFSM distorsional / озмоиш | FE minimum / озмоиш | FE distorsional / озмоиш |
|---|---|---|---|---|---|
| 20 °C | 120,5 | 0,86 | 0,89 | 0,80 | 0,97 |
| 300 °C | 120,6 | 0,84 | 0,84 | 0,78 | 0,94 |
| 500 °C | 108,9 | 0,89 | 0,89 | 0,80 | 0,97 |
| 700 °C | 94,5 | 0,84 | 0,84 | 0,74 | 0,89 |
| 900 °C | 54,2 | 1,05 | 1,05 | 0,90 | 1,08 |
Таносубҳои иқтидори ҳадди ақали ба FE асосёфта дар диапазони 0,74–0,90 боқӣ монда, дар ҳамаи ҳароратҳо натиҷаи консервативӣ доданд. Таносубҳои иқтидори дисторсионии FE бошад дар диапазони 0,89–1,08 қарор доранд ва манбаъ зикр мекунад, ки ин усул мувофиқати умумии наздиктаринро ба таҷрибаҳо таъмин кардааст.
Дар ин ҷо як ҷузъиёти муҳим вуҷуд дорад: дар 900 °C ҳам иқтидори дисторсионӣ/ҳадди ақали CUFSM ва ҳам иқтидори дисторсионии FE аз арзиши таҷрибавӣ зиёдтаранд. Аз ин рӯ, гуфтани «AS/NZS DSM дар ҳамаи ҳолатҳо консервативӣ аст» иддаое хоҳад буд, ки аз он чизе, ки ҷадвали муфассал дастгирӣ мекунад, қавитар аст.
Натиҷаҳои AISI S100:2024 чиро нишон доданд?
| Ҳарорат | Озмоиш (kN) | CUFSM minimum / озмоиш | CUFSM distorsional / озмоиш | FE minimum / озмоиш | FE distorsional / озмоиш |
|---|---|---|---|---|---|
| 20 °C | 120,5 | 0,73 | 0,90 | 0,71 | 1,06 |
| 300 °C | 120,6 | 0,71 | 0,87 | 0,69 | 1,03 |
| 500 °C | 108,9 | 0,74 | 0,91 | 0,71 | 1,07 |
| 700 °C | 94,5 | 0,69 | 0,87 | 0,65 | 1,00 |
| 900 °C | 54,2 | 0,86 | 1,12 | 0,79 | 1,23 |
Пешгӯиҳои иқтидори ҳадди ақали AISI ба таври равшан консервативӣ мебошанд. Баръакс, ҳангоми истифодаи иқтидори дисторсионӣ натиҷаҳо ба таҷриба наздик мешаванд; ҳалли дисторсионии ба FE асосёфта дар ҳароратҳои баланд аз таҷриба тадриҷан бештар мегузарад ва дар 900 °C ба 1,23 баробари иқтидори таҷрибавӣ мерасад.
Манбаъ ҳангоми муқоисаи ду стандарт зикр мекунад, ки таносубҳои дисторсионии FE-и AS/NZS 4600 дар 0,89–1,08 ва миёна тақрибан 0,97 мебошанд, бинобар ин барои ин силсилаи таҷрибаҳо мутавозинтар аст. Натиҷаҳои дисторсионии FE-и AISI S100 бошад дар диапазони 1,00–1,23 қарор дошта, махсусан дар ҳароратҳои баланд камтар консервативӣ мебошанд.
Муодилаи пешниҳодшуда барои модули боқимондаи чандирӣ
Таҳқиқот барои додаҳои CFS-и каммустаҳкам модели порчагиро пешниҳод мекунад, ки ҳароратро ҳамчун тағйирёбандаи асосӣ қабул мекунад:
\[ K_E=1,\qquad T\leq600^\circ C \]
\[ K_E= 1-0.13 \left( \frac{T-600}{1000} \right), \qquad T>600^\circ C \]
Дар ин ҷо \(K_E\) таносуби модули боқимондаи чандирӣ ба модули чандирӣ дар ҳарорати муҳит аст. Дар бахши натиҷаҳои манбаъ барои ин модел \(R^2=0,92\) гузориш шудааст.
Модели се-коэффициентӣ барои мустаҳкамии ҷорӣ ва ниҳоӣ
Барои мустаҳкамии ҷорӣ ва ниҳоӣ дар шакли умумӣ полиноми кубӣ истифода шудааст:
\[ K_x=1,\qquad T\leq200^\circ C \]
\[ K_x= 1 - A \left( \frac{T-200}{700} \right) + B \left( \frac{T-200}{700} \right)^2 - C \left( \frac{T-200}{700} \right)^3, \quad 200
| Хусусияти боқимонда | A | B | C | R²-и гузоришшуда дар манбаъ |
|---|---|---|---|---|
| Мустаҳкамии ҷорӣ, KY | 0,23 | 0,58 | 0,80 | 0,88 |
| Мустаҳкамии ниҳоӣ, KU | 0,32 | 0,52 | 0,55 | 0,86 |
Ин муодилаҳо танҳо аз маҷмӯи таҷрибаи мавҷуда не, балки аз регрессияи якҷояи додаҳои нашршудаи CFS-и каммустаҳкам, ки муҳаққиқон интихоб кардаанд, сохта шудаанд. Коэффициентҳои нигоҳдорие, ки дар адабиёт аз 1 зиёд буданд, барои мақсадҳои тарҳӣ ба 1 маҳдуд карда шуданд.
Ин муодилаҳоро барои чӣ истифода бурдан мумкин аст ва барои чӣ не?
Манбаъ муодилаҳоро ҳамчун моделҳои амалии пешгӯӣ барои арзёбии пас аз сӯхтори пӯлодҳои хунукшаклшудаи анъанавии каммустаҳкам пешниҳод мекунад. Бо вуҷуди ин, ба пӯлодҳои баландмустаҳками берун аз доираи таҷриба, усулҳои гуногуни хунуккунӣ, ҳамаи геометрияҳои сӯрохдор ё системаҳои пурраи раф, ки ҳангоми сӯхтори воқеӣ зери бор қарор доранд, бо ҳамон дақиқӣ татбиқ шудани онҳо таҷрибавӣ тасдиқ нашудааст.
Муҳимтарин натиҷаи муҳандисии таҳқиқот чист?
Қавитарин натиҷаи ин силсилаи таҷрибаҳо он аст, ки нисбатан хуб нигоҳ доштани сахтии чандирии пӯлод пас аз хунук шудан маънои онро надорад, ки мустаҳкамии борбардорӣ низ ба ҳамон андоза нигоҳ дошта шудааст. Пас аз таъсири 900 °C модули чандирӣ дар бисёр гурӯҳҳо тақрибан %90 ё бештар нигоҳ дошта шуд, дар ҳоле ки мустаҳкамии ҷорӣ то тақрибан %50–60 ва иқтидори фишории сутуни рафи санҷидашуда то %45 коҳиш ёфт.
Аз ин рӯ, пас аз сӯхтор намоён истода мондани раф ё то андозае барқарор шудани рафтори ибтидоии чандирии он барои қабули қарор дар бораи истифодаи дубора худ аз худ далели кофӣ нест. Бо вуҷуди ин, таҳқиқот тартиби мушаххаси истифодаи дубора ё ҳадди ҳароратии қабул/радро дар миқёси пурра тасдиқ накардааст.
Барои таҳқиқоти оянда чӣ пешниҳод мешавад?
Муаллифон дар баробари таҳқиқоти васеи ададӣ, ки геометрияҳои бештар ва параметрҳои маводро фаро мегиранд, санҷиши таҷрибавии рафтори сутунҳои пурраи рафи анбор пас аз гармкунӣ ва хунуккуниро пешниҳод мекунанд. Ин пешниҳод инчунин мустақиман нишон медиҳад, ки таҳқиқоти мавҷуда бо сутуни кӯтоҳ ва як геометрияи буриш маҳдуд аст.
Ёддошт оид ба Манбаъ ва Усул
Номи пурраи аслии таҳқиқот дар PDF: Post-Fire Mechanical Properties and Compression Capacity of Cold-Formed Steel Storage Rack Uprights – An Experimental Study
Муаллифон — тартиби PDF: Nithish Reddy Pandiri, Jashnav Pancheti.
Саҳми баробар / ҳаммуаллифи аввал: Дар манбаъ зикр нашудааст.
Муаллифи масъул: Jashnav Pancheti. Дар PDF бо ситорача ишора шудааст.
Муассиса: Department of Civil and Environmental Engineering, Indian Institute of Technology Tirupati, India.
DOI: 10.2139/ssrn.7199168
Платформа: SSRN.
Санаи сабти SSRN: 28 июли 2026.
Маҷалла / ҷилд / шумора: Барои версияи баррасишуда маълумоти маҷаллаи рецензияшаванда, ҷилд ё шумора тасдиқ нашудааст.
Навъи манбаъ ва ҳолати рецензия: Ин таҳқиқот preprint мебошад, ки аз рецензияи ҳамтоён нагузаштааст; натиҷаҳо бояд бо дарназардошти ин марҳилаи нашр арзёбӣ шаванд.
Ёддошт оид ба унвон: Унвони намоёни PDF-и асосӣ зерунвони “– An Experimental Study”-ро дар бар мегирад. Дар унвони сабти библиографии SSRN ин зерунвон мавҷуд нест. Мақолаи Verianla унвони PDF-ро, ки манбаи асосии илмӣ мебошад, айнан нигоҳ доштааст.
Литсензия: Дар манбаи баррасишуда ва сабти библиографии тасдиқшуда литсензияи кушодаи Creative Commons барои истифодаи дубора тасдиқ нашудааст. Аз ин рӯ, расмҳои манбаъ мустақиман нусхабардорӣ нашуда, додаҳо ва равандҳои илмӣ тавассути ҷадвалҳои Verianla Live ба таври аслӣ муаррифӣ шудаанд.
Маблағгузорӣ / дастгирии ғайринақдӣ: Изҳороти ҷудогонаи маблағгузорӣ мавҷуд нест. Дар бахши ташаккур зикр шудааст, ки Amara Raja Automation намунаҳои таҷрибавиро ҳамчун дастгирии ғайринақдӣ таъмин кардааст ва IIT Tirupati инфрасохтор ва дастгирии таҷрибавӣ пешниҳод намудааст.
Дастрасии додаҳо: Муаллифон зикр мекунанд, ки додаҳо бо дархост пешниҳод мешаванд.
Бархӯрди манфиатҳо: Муаллифон изҳор мекунанд, ки манфиати молиявии маълум ё муносибати шахсие, ки метавонад ба таҳқиқот таъсир расонад, вуҷуд надорад.
Саҳмҳои муаллифон: Nithish Reddy Pandiri; консептуализатсия, методология, куросияи додаҳо, таҳлили расмӣ, таҳқиқот, нармафзор, тасдиқ, визуализатсия ва навиштани тарҳи аввалро анҷом додааст. Jashnav Pancheti; консептуализатсия, методология, таҳлили расмӣ, идоракунии лоиҳа, захираҳо, назорат, тасдиқ ва бозбинӣ/таҳрирро анҷом додааст.
Изҳороти истифодаи зеҳни сунъӣ: Муаллифон зикр мекунанд, ки ChatGPT-ро барои таҳрири забонии мақола истифода бурда, баъдан мундариҷаро бозбинӣ ва таҳрир кардаанд ва барои мундариҷаи таҳқиқот масъулияти пурра доранд.
Носозгории ғафсӣ дар дохили манбаъ: Гарчанде дар матни Бахши 3.1 диапазони ғафсии купонҳо 1,6–3,5 mm навишта шудааст, дар Ҷадвали 2 ва натиҷаҳои таҷриба ғафсии максималӣ 3,0 mm аст. Дар ин мақола барои матритсаи таҷриба Ҷадвали 2 асос гирифта шудааст.
Ёддошт оид ба тафсири DSM: Хулоса DSM-ро умуман консервативӣ тавсиф мекунад. Аммо Ҷадвалҳои муфассали 7 ва 8 нишон медиҳанд, ки баъзе пешгӯиҳои дисторсионӣ аз иқтидори таҷрибавӣ зиёдтаранд. Махсусан, натиҷаи AS/NZS CUFSM дар 900 °C ба 1,05 баробари таҷриба ва натиҷаи дисторсионии FE-и AISI дар 900 °C ба 1,23 баробари таҷриба мерасад. Аз ин рӯ, дар матни Verianla хулосаи мутлақи «DSM консервативӣ аст» истифода нашудааст.
Ҳудуди таҷрибавӣ: Озмоишҳои гармкунӣ ба ҷои сӯхтори воқеӣ ё каҷхати ISO 834 ба гармкунии назоратшавандаи кӯраи барқӣ бо 10 °C/дақиқа, нигоҳдории 20-дақиқагӣ ва хунуккунии табиӣ асос ёфтаанд. Озмоишҳои фишорӣ танҳо дар як буриши омегашакли сӯрохдори E250 бо андозаи 90 × 65 × 1,6 mm ва дарозии 300 mm анҷом дода шудаанд. Системаи пурраи раф ё системаи пайвастҳо озмоиш нашудааст.
Ёддошт оид ба шумораи такрорҳо: Дар барномаи фишорӣ ҳамагӣ 10 намуна мавҷуд аст. Як намунаи гурӯҳи 700 °C ҳамчун premature failure ишора шудааст; бинобар ин натиҷаи иқтидори боқимонда дар он ҳарорат ба додаҳои такрории маҳдудтар такя мекунад.
Ҳудуди манбаи илмӣ: Геометрияҳои таҷрибавӣ, ҳароратҳо, протоколи гармкунӣ-хунуккунӣ, хусусиятҳои механикӣ, арзишҳои иқтидори боқимонда, шаклҳои каҷшавӣ, усули CUFSM/ABAQUS, муқоисаҳои DSM ва муодилаҳои пешгӯӣ дар ин мақолаи Verianla ба таҳқиқоти боршудаи 28-саҳифагӣ асос ёфтаанд. Санҷиши берунии веб танҳо барои тасдиқи DOI, санаи SSRN, унвони библиографӣ ва ҳолати муаллифи масъул истифода шудааст; натиҷаи нави таҷрибавии беруна ба матни асосӣ илова нашудааст.
Шарҳ гузоред
Нишонии почтаи электронии шумо нашр намешавад. Майдонҳои ҳатмӣ бо * нишон дода шудаанд