مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

تعمیم معیار حداکثر تنش محیطی به مواد اورتوتروپیک تحت بارگذای مود ترکیبی با در نظر گرفتن تنش T

نویسندگان
1 دانشکده علوم و فنون نوین، دانشگاه تهران
2 دانشکده علوم و فنون دانشگاه تهران
چکیده
در این مقاله یک معیار کلی برای پیش بینی شکست تحت بارگذاری مود ترکیبی I/II برای مواد اورتوتروپیک ارائه شده است. تست‌های مختلف صورت پذیرفته در قطعات اورتوتروپیک نشان می دهد که همواره ترک در راستای الیاف و در بستر ایزوتروپیک رشد می‌کند. با استفاده از مدلی به نام مدل ایزوتروپیک تقویت شده معادل می‌توان به بررسی و تعمیم معیارهای مواد ایزوتروپیک به مواد اورتوتروپیک بهره برد. با استفاده از این واقعیت، این ایده القاء می‌شود که شکست مواد اورتوتروپیک ترک‌دار باید از معیارهای شکست مواد ایزوتروپیک تبعیت نماید. این معیار جدید از توسعه معیار ماکزیمم تنش محیطی به محیط ایزوترپیک تقویت شده بهره برده شده است. همچنین در این پژوهش نقش ترم تنش T در شکست این مواد مورد بررسی قرار گرفته شده است. از بررسی نتایج این معیار و مقایسه آن با داده های تجربی موجود، نشان داده می‌شود که در این معیار هم جهت رشد ترک و هم لحظه رشد ترک را به درستی پیش بینی می نماید. همچنین نشان داده شده است که تنش غیر سینگولار T بر روی شکست مواد اورتوتروپیک تاًثیر بسزایی دارد، خصوصاً زمانی که مود دوم مود غالبی باشد. در این مقاله بیان می شود که برخلاف مواد ایزوتروپیک، چقرمگی شکست مواد اورتوتروپیک در مود I نشان دهنده حداکثر تحمل ماده ترک‌دار در مود I نیست و بر این اساس یک خاصیت جدید برای این گونه مواد تعریف می‌شود. با توجه به سهولت دسترسی، از چوب به عنوان ماده آزمایشگاهی برای بررسی و مقایسه نتایج استفاده شده است.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Extension of Maximum Tensile Stress Criterion to Mixed Mode Fracture of Orthotropic Materials Considering T-stress

نویسندگان English

Shahab Zare Hossein Abadi 1
mahdi fakoor 2
Roham Rafiee 1
2 University of Tehran
چکیده English

In this research, a general mixed mode I/II fracture criterion is developed for fracture investigation of orthotropic materials. Various experimental tests show that cracks always propagate in an isotropic medium and along fiber direction in orthotropic materials. With a novel material model titled an Equivalent Reinforced Isotropic Model (ERIM), fracture criterion can be extended for investigation of fracture in orthotropic materials. This inspires that fracture in orthotropic materials follows the fracture mechanism in isotropic materials. This new criterion is developed based on extension of MTS which is widely used for isotropic materials. Also in this research the effects of T-stress in fracture of some specimens has been studied. A comparison between available experimental observations and theoretical estimation implies on capability of developed criterion for predicting both crack propagation direction and fracture instance, wherein the achieved fracture limit curves are also compatible with fracture mechanism of orthotic materials. It is also shown that non-singular T-stress term has a significant impact on orthotropic material failure, especially when the second mode is dominant mode. It is shown that unlike isotropic materials, fracture toughness of orthotic materials in mode I (K_IC) cannot be introduced as the maximum load bearing capacity and thus new fracture mechanics property, named here as maximum orthotropic fracture toughness in mode I (├ K_IC ┤|ortho) is defined. Considering ease of access, wood is used as experimental specimen for the purpose of comparing the results.

کلیدواژه‌ها English

Mixed mode Fracture criterion
Reinforced isotropic material
Maximum tangential stress criterion
T-stress term