24039

بررسي تجربي و تحليلي تنش در سازه هاي داراي ترك دوماده اي

كارشناسي ارشد

1397-1400

1400/04/08

مجيد رضا آيت الهي

مهندسي مكانيك

با پيشرفت فنّاوري و نياز به طراحي پيچيده تر در صنعت، كاربرد اتصالات افزايش يافته است. عوامل متعدد در مراحل طراحي و يا در طول عمر مي توانند عامل ايجاد ناپيوستگي در مرز اتصال باشند. براي تحليل اتصالات تضعيف شده با ناپيوستگي، بررسي ضرايب شدت تنش به صورت تجربي اهميت بالايي دارد. در بين انواع روش هاي تجربي، روش انطباق تصوير ديجيتال به دليل خواص منحصربه‌فرد خود به ‌طور گسترده در زمينه هاي متعدد مهندسي ازجمله مكانيك شكست كاربرد فراواني دارد. با اين ‌وجود روش انطباق تصوير ديجيتال به‌ ندرت در تحليل مكانيك شكست اتصالات از دو جنس متفاوت استفاده ‌شده و به دليل كاربرد فراوان اين روش تجربي، توسعه هر چه بيشتر اين روش در اين حوزه نيز ضروري مي باشد. هدف تحقيق حاضر تحليل ترك در مرز دوماده با استفاده از دستيابي به ضرايب ميدان تنش است. براي اين منظور از روش تجربي برهم نگاري ديجيتالي استفاده شده و نتايج به دست آمده از آن با تحليل هاي اجزا محدود مقايسه شده است. در شبيه سازي عددي، خواص مرز بين دو ماده در نظر گرفته نشده در صورتي كه آزمايشات بر روي قطعاتي كه با چسب به يكديگر متصل شده اند، صورت گرفته است. با اينكار روش عددي به صورت ايده آل فرض شده تا در صورت تطابق مطلوب آن با نتايج آزمايشگاهي، بتوان تحليل حاضر را براي اين اتصالات مناسب ارزيابي كرد. ابتدا با بازنويسي روش فوق معين در دستگاه مختصات قطبي، از اين روش عددي براي تحليل دو نمونه قطعه ديسك برزيلي و نيم دايره خمشي استفاده شده است. در كنار اين موضوع، تاثير هر ضريب سري تنش بر توزيع تنش بررسي شده است. در ادامه، روش انطباق تصوير ديجيتال بر روي قطعه ي مذكور كه با چسب به يكديگر متصل شده¬اند، اعمال شده است. بررسي نتايج حاصل شده از تحقيقات نشان مي دهد كه نقش ضرايب مرتبه بالاتر در توصيف ميدان تنش انكارناپذير است. در كنار اين موضوع با تطابق قابل قبول نتايج آزمايشگاهي با شبيه سازي مي توان استدلال نمود كه روش انطباق تصوير ديجيتال در حوزه ترك هاي دوماده اي به صورت موثري قابل استفاده است.

1400/04/21

Experimental and analytical study of stress in structures weakened by bi-material cracks

6/29/2022 12:00:00 AM

With the advancement of technology and the need for more sophisticated design in the industry, connecting two materials in the form of joints has become more widely used. Numerous factors in the design process or over a lifetime can cause discontinuities at the joints boundary. To analyze the joints weakened by discontinuity, it is important to study the stress intensity factors (SIFs) experimentally. Among the experimental methods, the digital image correlation (DIC) method due to its unique properties is widely used in various engineering fields such as fracture mechanics. However, the DIC method has rarely been applied in the fracture analysis of bi-material joints, and due to the widespread use of this experimental method, it is necessary to further develop this method in this area. The aim of the present study is to analyse the interfacial cracks by means of the coefficients of the stress field. To do so, the experimental method of the DIC has been used and the results have been confirmed by finite element analysis. In the numerical simulation, the properties of the boundary between two materials are not taken into account, however, experiments are conducted on the specimens bonded with adhesives. Thus, the numerical method is assumed to be ideal so that if the simulation results are in good agreement with the experiment, the present analysis can be considered suitable for these types of joints. By modifying the overdeterministic method for the polar coordinate system, this numerical method has been used to analyze two test specimens: the brazilian disk (BD) and the semi-circular bending (SCB). In addition, the effect of each term in the stress series on the stress distribution is investigated. The results of this research show that the role of higher-order terms in describing the stress field is undeniable. Also, a good agreement between the results obtained from simulations and experiments shows that the DIC method can be effectively used in the field of bi-material cracks.

ترك دوماده اي , پارامترهاي ميدان تنش , روش انطباق تصوير ديجيتال , روش فوق معين اصلاح شده

Interfacial Cracks , Stress Intensity Factors , The Digital Image Correlation method , modified Over-deterministic method