در این مقاله اندازه‌گیری بار بحرانی شکست در نمونه‌های مرتبه‌ای ساخته‌شده از مس و فولاد ابزار به دو روش حل عددی و تجربی مورد بررسی قرار گرفته است. ابتدا نمونه‌های مرتبه‌ای دارای شیار U-شکل در حالت توقف‌گر شیار با استفاده روش ذوب دوباره سرباره‌ای ساخته‌شدند. سپس جهت مشخص کردن محل لایه‌های مرتبه‌ای، نمونه‌ها مورد آزمون سختی راکول A قرار گرفتند. در این نمونه‌ها خواص مکانیکی ازجمله مدول الاستیسیته و ضریب پواسون در عرض نمونه با توجه به مرتبه‌ای بودن آنها، متغیر می‌باشند. در ادامه نمونه‌ها تحت آزمون خمش سه‌نقطه در مود اول بارگذاری قرار گرفته و بار بحرانی شکست آنها از طریق نمودار نیرو جابجایی به دست آمد. همچنین با شبیه‌سازی این آزمون در نرم‌افزار المان‌محدود، ابتدا مقدار بحرانی انتگرال J برای هر یک از نمونه‌ها به دست آمده و با استفاده از آن، مقدار بار بحرانی شکست نیز ارزیابی شد. در این تحقیق به ازای عمق‌های مختلف نوک شیار، اثر تغییر شعاع شیار بر روی مقدار بحرانی انتگرال J و بار بحرانی شکست نمونه مرتبه‌ای و نمونه همگن متناظر آن اندازه‌گیری شده و مورد مقایسه قرارگرفته‌اند. میانگین اختلاف بار شکست پیش‌بینی‌شده توسط معیار انتگرال J با نتایج تجربی برابر با 84/17 درصد است. در پایان تأثیر تعداد لایه‌های ناحیه مرتبه‌ای بر روی انتگرال J بحرانی و بار شکست بررسی شده و نشان داده شد که اگر تعداد لایه‌ها بیشتر از 20 باشد، تعداد لایه‌ها تاثیری بر روی نتایج ندارد.

واژه‌های کلیدی: بار شکست، ماده مرتبه‌ای، انتگرال J، ذوب دوباره سرباره‌ای، شیار U-شکل

متن کامل [PDF 1518 kb]   (7154 دریافت)