22194

بررسي شكست نرم شيارهاي كليدي شكل تحت بارگذاري مركب كششي و برشي خارج از صفحه

كارشناسي ارشد

طراحي كاربردي - مكانيك جامدات

1397-99

1399/4/15

دكتر مجيدرضا آيت اللهي

دكتر عليرضا ترابي

مكانيك

در اين پايان‌نامه به بررسي شكست نمونه‌هايي از جنس آلياژ آلومينيوم 6061 كه رفتاري شكل‌پذير دارند و داراي شيارهايي با هندسه كليدي شكل هستند تحت بارگذاري تركيبي كشش-برش خارج از صفحه (مود تركيبي I/III) پرداخته مي‌شود. در پژوهش صورت گرفته، شكست اين شيارها به دو روش تئوري و تجربي بررسي شده‌اند. در قسمت آزمايش براي اعمال بار از يك نوع فيكسچر بارگذاري استفاده مي‌شود كه توانايي اعمال نيروي كششي خالص، برشي خارج از صفحه خالص و يا تركيبي از اين دو نيرو را دارد. با انجام آزمايش مقدار بار بحراني كه سبب ايجاد ترك در نمونه است ثبت مي‌شود. در پيش‌بيني شكست نمونه‌هاي شياردار به روش تئوري از مفهومي تحت عنوان "مفهوم ماده فرضي" استفاده مي‌شود كه با استفاده از اين مفهوم يك ماده نرم با يك ماده ترد فرضي معادل‌سازي مي‌شود. بنابراين استفاده از اين مفهوم اجازه مي‌دهد تا بتوان از معيارهاي شكست الاستيك خطي براي مواد شكل‌پذير استفاده نمود. معيارهاي شكست ترد مورد استفاده در اين مطالعه، معيارهاي "تنش ميانگين" و "بيشترين تنش مماسي" هستند كه اين معيارها با مفهوم ماده فرضي تركيب مي‌شوند تا بوسيله آن رفتار شيار تحت بارگذاري را به صورت تئوري بررسي كرد. مقدار اختلاف نتايج هر كدام از معيارهاي تنش ميانگين و بيشترين تنش مماسي در تركيب با مفهوم ماده فرضي، با نتايج آزمايشگاهي بطور متوسط به ترتيب برابر 6/37 و 5/75درصد بدست آمده است. ميزان اختلاف كم نتايج تئوري و آزمايشگاهي به‌دست‌آمده تائيد مي‌كند كه استفاده از تركيب مفهوم ماده فرضي با معيارهاي شكست ترد ذكرشده، در پيش‌بيني شكست آلياژهاي آلومينيوم موردبررسي موفقيت آميز بوده است.

1399/04/22

Ductile fracture study of key hole notched under mix mode I/III loading

7/6/2021 12:00:00 AM

In the design of most engineering components, the use of notches for such purposes as joining parts, setting up rotating machines, etc. is inevitable. The presence of notches in the components causes Stress concentration around its tip and reduces the load bearing capacity of the part. In this research, ductile fracture toughness of notch is investigated for Al6061-T6 both theoretically and experimentally. Several key-hole notch specimens were subjected to mixed mode I/III loading by using of a particular loading fixture in experiment and the corresponding load-carrying capacities (LCCs) are measured. Due to the existence of considerable plastic deformations at the notch neighborhood at the crack initiation instance, the Equivalent Material Concept (EMC) is utilized for equating the ductile aluminum alloy Al 6061-T6 with a virtual brittle material with the aim to avoid elastic-plastic analyses. It is important to use brittle fracture criterion measuring LCC. Then two brittle fracture criteria are used namely Maximum tangential stress (MTS) & Mean stress (MS). Since very good agreements are revealed between the results of both criteria and the experimantall results, it is possible to use the EMC-MTS and EMC-MS criteria in designing Key-hole notched Al 6061-T6 components of spatial structures. Mean while, using EMC-PS criterion in engineering design may be preferred due to its simplicity.