14720

14720

بررسي شكست اجسام داراي شيار V شكل تحت بارگذاري برشي- فشاري

كارشناسي ارشد

مكانيك گرايش طراحي كاربردي، مكانيك جامدات

مهر 1394

مهر 1394

دكتر مجيدرضا آيت‌الهي

دكتر عليرضا ترابي

چكيده شكست سازهها به‌عنوان يكي از عوامل مهم واماندگي، داراي اهميت فراواني است كه بررسي آن به عهدهي شاخهاي از علم مهندسي مكانيك به نام علم مكانيك شكست است. شكست يك قطعه ميتواند در سه حالت: مود І يا مود بازشوندگي، مود ІІ يا مود برشي و مود ІІІ يا مود پارگي رخ دهد. به مودهاي І و ІІ شكست، شكستهاي داخل صفحهاي و به مود ІІІ شكست، شكست خارج صفحهاي نيز ميگويند. درحالي‌كه شكست شيارهاي V شكل تحت مود І مثبت يا كشش به‌صورت گسترده مورد توجه محققين بوده است، شكست اين شيارها تحت مود І منفي يا فشاري بسيار كم مورد توجه قرارگرفته است، بخصوص زماني كه مود І منفي يا فشاري در تركيب با مود ІІ يا برشي باشد. درحالي‌كه شكست قطعات ترد تحت بارگذاري مود تركيبي با مود І منفي يا فشاري ميتواند به‌شدت مخاطرهآميز باشد. ازاين‌رو در اين پاياننامه شكست اجسام داراي شيار V شكل تحت بارگذاري فشاري-برشي مورد توجه قرارگرفته است. در ابتدا با انجام تحليلهاي المان محدود گسترده به طراحي و بررسي هندسهي مناسب قطعات آزمايشگاهي و سپس با بررسي جنس و روشهاي توليد قطعات، ديسك برزيلي از جنس PMMA به‌عنوان قطعهي مناسب جهت انجام آزمايش بر روي شيارهاي V شكل تحت بارگذاري برشي-فشاري انتخاب ‌شده است. در ادامه با استفاده از ديسك برزيلي داراي شيارهاي V شكل 30 و 60 درجه و با استفاده از دو معيار بر مبناي تنش تحت عنوان معيار حداكثر تنش محيطي (RV-MTS) و معيار تنش متوسط (RV-MS) بار شكست قطعات به ترتيب با دقت %3/94 و 94% و همچنين با استفاده از معيار RV-MTS زاويهي شروع شكست شيارهاي V شكل با دقت %6/94 پيش‌بيني‌شده است. سپس با انجام تست‌هاي آزمايشگاهي بر روي ديسك‌هاي برزيلي داراي شيار V شكل 90 درجه تحت بارگذاري برشي-‌فشاري با استفاده از تحليل المان محدود نشان داده‌شده است كه علي‌رغم اينكه در بسياري از موارد تنش‌هاي محيطي در مرز شيار از مقدار تنش در لبه‌ي حفره‌ي مربعي بيشتر است اما طبق معيار حداكثر تنش محيطي و تئوري فاصله‌ي بحراني (TCD) به دليل اينكه مقدار تنش در فاصله‌ي بحراني از مرز شيار كمتر از مقدار آن در لبه‌ي حفره‌ي مربعي است شكست از لبه‌ي حفره‌ي روي‌ داده است. در پايان پس از به دست آوردن مقادير KІ و KІІ براي ديسك برزيلي داراي شيار V شكل، نمودارهاي تغييرات ضريب شكل برحسب تغيير زاويه‌ي بارگذاري از 0 تا 90 درجه و همچنين تغيير شعاع نوك شيار رسم شده است. واژه‌هاي كليدي: شكست ترد، شيار V شكل، مود تركيبي І و ІІ، ديسك برزيلي، چقرمگي شكست، مود І منفي