اخیراً روش میدان فاز به ‌عنوان یک ابزار کارآ برای شبیه‌سازی رشد ترک مواد بکار گرفته شده است. هدف از این پژوهش به‌کارگیری توانایی‌های روش میدان فاز در مدل‌سازی رشد ترک در محیط‌های پیچیده هندسی مانند ساختار متخلخل است. در روش میدان فاز نیازی به تعریف ترک‌های پیش‌فرض نیست و این روش می‌تواند مسیر پیچیده و منحنی‌شکل ترک را پیش‌بینی کند. این هدف با رهیافت جایگزینی ناپیوستگی‌های تیز با متغیر آسیب میدان فاز که به‌صورت یک ترک پخش‌شونده نشان داده شده انجام می‌شود. به منظور شبیه‌سازی شکست ترد در این پژوهش، ابتدا معادلات میدان جابجایی الاستیک و میدان فاز ترک بیان می‌گردد. سپس با استفاده از فرم ضعیف معادلات، حل معادلات به‌صورت غیروابسته صورت می‌گیرد. برای پیاده‌سازی معادلات به روش اجزای محدود، نرم‌افزار اباکوس با زیربرنامه UEL به‌کار گرفته شده است. با توجه به آنکه ساختار استخوان یک ساختار متخلخل است، یک حجمک نماینده از استخوان برای شبیه‌سازی میدان فاز انتخاب شده است. به منظور راستی‌آزمایی مدل‌ توسعه داده شده، آزمون کشش نمونه دارای ترک لبه‌ای شبیه‌سازی شده است. در ادامه، رشد ترک در یک محیط متخلخل با درصدهای تخلخل متفاوت تحت بارگذاری کششی، شبیه‌سازی شد. نتایج شبیه‌سازی نشان‌ می‌دهد روش میدان فاز می‌تواند رشد ترک در ساختارهای پیچیده از نظر هندسی را به‌درستی پیش‌بینی کند. شبیه‌سازی‌های انجام شده نشان داد ظرفیت تحمل بار یا استحکام ساختار متخلخل با افزایش تخلخل به صورت پیوسته کاهش می‌یابد و این استحکام در مقدار بحرانی تخلخل کاهش ناگهانی دارد.

واژه‌های کلیدی: روش میدان فاز، شکست ترد، ساختار متخلخل، روش اجزای محدود

متن کامل [PDF 4232 kb]   (4248 دریافت)