19263

۱۹۲۶۳

بررسي ميدان تنش اطراف ترك در بارگذاري مركب به كمك روش انطباق تصاوير ديجيتال

كارشناسي ارشد

مهندسي مكانيك جامدات - طراحي كاربردي

۹۴-۹۶

۱۳۹۶/۱۲/۲۳

دكتر مجيد رضا آيت اللهي

مكانيك

هدف از اين پژوهش، به‌‌كارگيري روش اندازه‌‌گيري انطباق تصاوير ديجيتال (DIC) و روش محاسبه بيش معين براي استخراج ضرايب بسط سري ويليامز مي‌‌باشد. بسط سري ويليامز، مي‌‌تواند تخميني مطلوب از ميدان جابه‌‌جايي، تنش، و يا كرنش را در نزديكي نوك ترك موجود در يك سازه ارائه دهد. با داشتن تعداد مناسبي از ضرايب اين بسط مي‌‌توان ميدان تنش و يا جابه‌‌جايي را در هر نقطه از سازه‌‌ي ترك دار به دست آورد. در اين پژوهش، يك نمونه‌‌ي نيم‌‌دايره‌‌اي خمش سه نقطه‌‌اي با ترك عمودي و بارگذاري نامتقارن مورد استفاده قرار گرفته است. با بهره گيري از اين نمونه مي‌‌توان به وسيله‌‌ي تغيير مكان تكيه‌‌گاه‌‌هاي بارگذاري، تركيب‌‌هاي مختلف و دلخواهي از بارگذاري‌‌هاي مود I و II را به دست آورد. در گام اول، اين نمونه با بارگذاري‌‌هاي مورد نظر به كمك شبيه‌‌سازي اجزاي محدود دو و سه بعدي بررسي شده است. سپس نمونه در شرايط آزمايشگاهي و با استفاده از روش انطباق تصاوير ديجيتال مورد آزمايش قرار گرفته است. به كمك روش محاسباتي بيش معين، ضرايب بسط سري ويليامز از داده‌‌هاي تحليلي و آزمايشگاهي به دست آمده، و با نتايج حاصل از روش اجزاي محدود مقايسه شده اند. مقايسه نتايج نشان‌‌دهنده‌‌ي دقت بالاي روش انطباق تصاوير ديجيتال، و كارآمدي نمونه‌‌ي مورد استفاده در ايجاد مودهاي مختلف بارگذاري مي‌‌باشد. در انتها مؤلفه‌‌هاي مختلف بسط سري ويليامز مورد بررسي قرار گرفته‌‌اند.

1397/05/13

A Study on the Stress Field around the Crack under Mixed Mode Loading Using Digital Image Correlation Method (DIC)

8/4/2018 12:00:00 AM

Aim of the current project, is to use Digital Image Correlation method along with Over-deterministic method to extract and calculate the coefficients of Williams’ expansions series. Williams’ expansion series can provide a favorable estimation of displacement, strain, or stress field near the tip of a crack that exists in a structure. With having the sufficient number of the coefficients, one can calculate the stress or displacement field in any point of the cracked structure. In this project, a semicircular three-point bending specimen with a perpendicular crack and unsymmetrical loading condition is used. by using this specimen and by means of changing the loading points, one can acquire any combination of modes I and II loading. In the first step, the mentioned specimen was analyzed using 2D and 3D finite element analysis. Then the specimen was put under the test in experimental conditions, while gathering data by means of digital image correlation method. Then the over-deterministic method was applied to calculate a specific number of Williams’ series coefficients. The extracted coefficients were compared with the ones calculated from FEA. The comparisons proved the high accuracy of the DIC method, along with the capability of the aforementioned specimen to create the required mixed mode loading conditions. In the final part a study was done on the coefficients of higher order terms of Williams’ expansion series.