22063

22063

بررسي شكست مواد پليمري ترد تضعيف شده با شيار كليدي شكل تحت بارگذاري تركيبي كشش- برش خارج صفحه ‌اي

كارشناسي ارشد

مكانيك - جامدات

1399

1399/02/31

دكتر مجيدرضا آيت اللهي

دكتر عليرضا ترابي

مكانيك

حضور شيارها در قطعات، موجب تمركز تنش در اطراف آن شده و ظرفيت باربري قطعه را كاهش مي دهد. در شكست ترد قطعات، به دليل ماهيت خاص ماده، لحظه شروع ترك از نوك شيار، همان لحظه شكست ناگهاني قطعه مي‌باشد. در اين پايان‌نامه ، به منظور ارزيابي شروع شكست در قطعات كليدي‌شكل شياردار ترد كه در معرض بارگذاري تركيبي كشش- برش قرار دارند، منحني‌هاي شكست بر حسب ضرائب شدت تنش شيار (NSIFs) با استفاده از دو معيار شكست تنش مماسي بيشينه (MTS) و تنش متوسط (MS) توسعه داده شدند. براي صحت‌سنجي منحني‌هاي بدست‌آمده، يك سري آزمايش‌هاي شكست بر نمونه‌هاي كليدي‌شكل PMMA (پلي متيل-متاكريلات) با استفاده از يك پيكربندي بهينه شده بارگذاري انجام گرفت. براي ارزيابي اثر شعاع نوك شيار بر چقرمگي شكست قطعات داراي شيار كليدي‌شكل، نمونه‌ها در سه شعاع نوك شيار مختلف آماده‌سازي شدند. نشان داده شد كه در همه شعاع‌هاي شيار، منحني‌هاي شكست براي هردو معيار MTS و MS داراي مطابقت بسيار خوبي با داده‌هاي تجربي هستند. تفاوت قابل ملاحظه‌اي بين نمودارهاي بدست آمده از معيار MTS و MS، خصوصا در شرايط تنش صفحه‌اي مشاهده نشد. همچنين مشاهده شد كه چقرمگي شكست نمونه‌هاي PMMA تحت هردو شرايط تنش صفحه‌اي و كرنش صفحه‌اي ميتواند تخمين زده شود.

1399/03/26

Brittle fracture assessment of key hole-notched components under tension-out-of-plane shear mixed mode loading

5/21/2021 12:00:00 AM

The presence of notches in the components causes stress concentration around its tip and reduces the load bearing capacity of the part. If the notched component is made of a brittle or quasi-brittle material, the failure occurs suddenly and may cause financial damage. In this research, with the aim of estimating the fracture behavior of key-hole notched components made of PMMA (Polymethyl-Methacrylate) subjected to combined tension-tear loading, a series of fracture tests were carried out using an improved loading configuration. The samples were prepared with three various notch tips for the sake of evaluating the influence of notch tip radius. Fracture resistance assessment was theoretically performed by two stress-based brittle fracture models, called the point stress (PS) and the mean stress (MS) criteria. It is shown that the experimental data are in good consistency with the results of both PS and MS fracture criteria in all notch tip radii. No meaningful difference is found between the curves of fracture resistance resulted from the PS and MS criteria. It is also observed that the fracture resistance is in a good agreement with the results of both plane stress and plan strain conditions