تعيين چقرمگي شكست مواد مهندسي به كمك قطعه شكافدار تك لبه اي كششي (SENT)

كارشناسي ارشد

با پيشرفت علم مهندسي مواد و افزايش استحكام مواد مختلف مورد استفاده در سازه‌هاي مهندسي، شكست ترد به‌عنوان يكي از مودهاي غالب واماندگي سازه‌ها و قطعات مهندسي موردتوجه محققين قرار گرفته است. از اين‌رو، ارزيابي دقيق چقرمگي شكست به‌عنوان مقاومت ماده در برابر شروع و گسترش ترك در مصالح براي مهندسين و طراحان به دليل شرايط بحراني در مناطق حاوي ترك، شيار، حفره، تخلخل مواد، يا تركيب چند مورد از آن‌ها بسيار حائز اهميت است. چراكه وقوع عيب و خطا در همه مراحل از جمله مراحل قبل از ساخت، ساخت، و يا استفاده از مواد يا اجزاء مكررا اتفاق مي‌افتد. در اين پايان‌نامه، چقرمگي شكست ماده PMMA و فولاد كربني به‌صورت تجربي و عددي مورد بررسي قرار گرفته است. از دستگاه آزمون كشش براي بررسي آزمايشگاهي و از نرم‌افزار آباكوس براي تحليل اجزاء محدود استفاده شده است. به‌منظور انجام آزمايش تجربي، قطعه SENT تحت دو شرايط مرزي مختلف (گيردار و لولايي) در نظر گرفته شده است. اثر طول نمونه و همچنين شرايط تكيه‌گاهي مختلف بر روي نتايج بررسي شده است. نتايج نشان مي‌دهند، در حالتي كه قطعه به‌صورت لولايي مقيد شده است، تغيير در طول نمونه، تأثير چنداني در نتايج آزمايش و مدل‌سازي ارائه نمي‌دهد، چراكه با توجه به آزاد بودن قيد چرخش در اين نوع تكيه‌گاه، از همان ابتداي كشش با هر طولي، نمونه مي‌تواند به‌صورت آزاد در دو طرف خود چرخش داشته باشد و دهانه ترك آزادانه بچرخد و ازاين‌رو، نتايج به‌دست‌آمده دقيق‌تر هستند. اما در قطعاتي كه به‌صورت گيردار آزمايش شده‌اند، به علت اينكه درجه آزادي در راستاي چرخش بسته‌شده است، نتايج متفاوتي در طول‌هاي مختلف مشاهده مي‌شود. زيرا در هنگام كشش، چرخش در گيره بالايي به وجود نمي‌آيد، و هر چقدر طول نمونه كوچك‌تر باشد به دليل اينكه فاصله تا ترك كمتر است، اين چرخش از فك بالايي كمتر است و منجر به باز شدن كمتر دهانه ترك مي‌شود، و با افزايش طول نمونه، چرخش بيشتري در قطعه به وجود مي‌آيد و به همان نسبت دهانه ترك بيشتر باز شده و در نتيجه، مقدار ضريب شدت تنش و همچنين بار شكست متفاوتي به دست مي‌آيند. در نتيجه طراحي بر اساس چقرمگي شكست به‌دست‌آمده از نمونه تحت شرايط تكيه‌گاهي لولادار، صحيح‌تر خواهد بود.

194521

دانشگاه علم و صنعت ايران

طراحي كاربردي

دكتر مجيدرضا آيت الهي