بررسي رفتار قطعات ترك دار تحت بارگذاري برشي-فشاري

كارشناسي ارشد

شكست قطعات ترك‌دار تحت بارگذاري برشي-فشاري و هم‌چنين با در نظر گرفتن اصطكاك صفحات ترك، از جمله پديده‌هايي است كه در علم مكانيك شكست به آن كم‌تر پرداخته شده‌است؛ اين پديده با تماس و برخورد صفحات ترك به يكديگر و به عبارتي منفي شدن مقدار ضريب شدت تنش حالت I همراه است كه عامل پديدار شدن پديده‌ي اصطكاك و اثرات آن است. نتايج محققين پيشين نشان مي‌دهد كه در ماده‌ي مورد بررسي در اين پژوهش، يعني پلي ‌متيل‌ متاكريلات، اصطكاك دو صفحه هم‌جنس آن با تنش نرمال نسبت عكس دارد. لذا براي آزمايش‌ها، از دو قطعه‌ي آزمايشگاهي ديسك دايروي با ترك مركزي و ديسك نيم‌دايره‌‌اي با ترك لبه‌اي استفاده شده است و هر دو قطعه به صورت تجربي و عددي و با بارگذاري برشي-فشاري آزموده شده‌اند. زاويه‌هاي مورد بررسي براي ديسك دايروي 25، 35، 45، 55 و 65 درجه و براي ديسك نيم‌دايره‌اي مقادير 30، 40، 50، 60 و 70 درجه را شامل مي‌شود كه اين زوايا به گونه‌اي انتخاب شده‌اند كه صفحات ترك‌هاي موجود در قطعات حتما با يكديگر در تماس باشند. در شبيه‌سازي‌هاي عددي در بستر المان محدود و در نرم‌افزار اباكوس، مقدار بار شكست و ضريب اصطكاك براي هر دو قطعه تحت دو معيار بيشينه‌ي تنش مماسي نقطه‌اي و بيشينه‌‌ي تنش مماسي خطي، با استفاده از روش سعي و خطا به‌دست آمده و طبقه‌بندي شده است. نتايج آزمايش‌هاي تجربي، رشد ترك در بارگذاري برشي-فشاري و پيروي كردن از تئوري مكانيك شكست الاستيك خطي را براي هر دو قطعه تاييد مي‌كند. نتايج بار شكست ناشي از آزمايش‌هاي تجربي با نتايج آزمايش‌هاي عددي مقايسه ‌مي‌گردد؛ كه مشاهده مي‌شود هردو معيار پيش‌بيني مناسبي از ميزان بار شكست داشته‌اند؛ به طوري كه ميزان خطا براي ديسك دايروي با معيار بيشينه‌ي تنش مماسي نقطه‌اي 7/5 درصد و با معيار بيشينه‌ي تنش مماسي خطي0/3 درصد گزارش مي‌گردد. هم‌چنين اين خطا براي ديسك نيم‌دايره‌اي با معيار بيشينه‌ي تنش مماسي نقطه‌اي 1/4 درصد و با معيار بيشينه‌ي تنش مماسي خطي 2/3 درصد مي‌باشد. به طور كلي مي‌توان از اين دو معيار تنش پايه براي تخمين بار شكست در انواع مختلف بارگذاري و با ظهور پديده‌ي اصطكاك استفاده نمود. نتايج حاصل شده نشان مي‌دهد كه ترك حتي با بروز مقدار منفي در ضريب شدت تنش حالت I و تماس صفحات ترك با يكديگر رشد مي‌يابد و هم‌چنين مي‌توان بار شكست ناشي از آن را با تئوري‌هاي مرسوم تخمين زد. در پايان مي‌توان بيان داشت كه اين پژوهش، مي‌تواند تاييدي بر فرضيه‌ي رشد ترك با چسبندگي صفحات ترك به يكديگر و موثر بودن پديده‌ي اصطكاك سطوح در بار شكست باشد؛ زيرا مشاهده مي‌گردد با افزايش تماس صفحات ترك، نيروي شكست نيز افزايش مي‌يابد.

207325

دانشگاه علم و صنعت ايران

مهندسي مكانيك طراحي كاربردي-گرايش جامدات

جناب دكتر مجيدرضا آيت اللهي