دانشجو: خانم ساغر سیف اللهی فرد
استاد راهنما: دکتر جواد اکبر دوست
زمان: دوشنبه ۳۱ شهریور ماه ۱۴۰۴ ساعت: ۱۱:۳۰
مکان: دانشکده فنی و مهندسی کلاس ۲۰۳
چکیده:شکست در بسیاری از قطعات مهندسی اغلب تحت اثر همزمان بازشدگی کششی (مودI) و برش صفحهای (مودII) رخ میدهد. ازاینرو، طراحی نمونهای کارآمد و قابل اعتماد برای شناسایی پارامترهای شکست مانند ضرایب شدت تنش بحرانی و تنش T اهمیت زیادی دارد. در این پژوهش، یک هندسهی نوین با مقطع مربعی و ترک لبهای معرفی شده و با استفاده از تحلیل عددی و آزمایشگاهی برای بررسی رفتار شکست تحت بارگذاری ترکیبی مود I/II مورد مطالعه قرار میگیرد.
برای این منظور، در ابتدا شبیهسازی اجزای محدود بر روی نمونههای مربعی انجام شد و اثر نسبت طول ترک به عرض قطعه (a/w)، فاصله تکیهگاه به عرض قطعه (s/w)، ضخامت نمونه و زاویه بارگذاری بر مقادیر ضرایب شدت تنش و تنش T ارزیابی گردید. سپس آزمونهایی بر روی قطعات سنگی با شرایط a/w و s/w مختلف صورت گرفت تا عملکرد قطعهی جدید در آزمایش نیز بررسی گردد. در آزمونهای اولیه، برخی نمونهها به دلیل تمرکز تنش از محل تماس تکیهگاه دچار شکست شدند که این موضوع یکی از محدودیتهای هندسه پیشنهادی بود. برای رفع این مشکل، لایهای الاستیک از جنس فولاد میان قطعه و تکیهگاه قرار داده شد. نتایج آزمایشهای تجربی نشان دادند که این روش موجب توزیع مناسبتر تنش و هدایت شکست به نوک ترک شد. سپس ضرایب شدت تنش و تنش T مجددا برای قطعه مربعی با پیکربندی جدید با استفاده از تحلیل اجزای محدود محاسبه گردید.
مزایای نمونه ECS شامل هندسهی ساده، شرایط بارگذاری آسان، هزینه پایین آمادهسازی و برش، حداقل اتلاف مصالح به دلیل شکل مربعی، سهولت ایجاد ترک لبهای، قابلیت تنظیم نوع شکست بر اساس طول دهانه حتی در ضخامتهای کم، امکان ایجاد مودهای I و II و حالتهای ترکیبی است. بهطور کلی، نتایج بهدستآمده نشان میدهد که هندسه ECS یک گزینه نوآورانه و قابل اعتماد برای مطالعه شکست ترکیبی مود I/II در مواد ترد است و میتواند جایگزینی مناسب برای هندسههای مرسوم در تحقیقات آزمایشگاهی و عددی باشد.
|