مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

محاسبه ضرایب شدت تنش مود I بارگذاری برای قطعه خمش سه نقطه ای شیاردار

نویسندگان
1 دانشگاه علم و صنعت ایران- تهران
2 استاد دانشکده مهندسی مکانیک/ دانشگاه علم و صنعت ایران
چکیده
قطعه آزمایشگاهی خمش سه نقطه‌ای یکی از قطعات مهم برای مطالعه رفتار شکست قطعات شیارداری است که از مواد ترد مانند سنگ‌ها و سرامیک‌ها ساخته شده‌اند. از سوی دیگر ضرایب شدت تنش شیارها، مهم‌ترین پارامترهای تعیین‌کننده در تشخیص شکست ترد سازه‌های شیاردار محسوب می‌شوند. بنابراین محاسبه ضرایب شدت تنش شیارها برای مهندسان و محققان از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. از آنجا که روش‌های موجود برای محاسبه ضرایب شدت تنش شیارها اغلب دشوار بوده و نیاز به محاسبات پیچیده دارند، ارائه آنها به صورت پارامترهای بی بعد ارجحیت دارد. در این مقاله، با استفاده از آنالیز اجزاء محدود و روش فرامعین، ضرایب شدت تنش قطعه مستطیلی شکل شیار دار تحت بارگذاری خمش سه نقطه‌ای به ازای پارامترهای مختلف هندسی و بارگذاری محاسبه شده است. سپس ضرایب به دست آمده به پارامترهای بی بعدی به نام ضرایب هندسی شیار YIV تبدیل شده‌ و در قالب نمودارهایی مجزا ارائه شده‌اند. نشان داده شده است که هر کدام از سه پارامتر زاویه دهانه شیار، طول شیار و فاصله نسبی دو تکیه‌گاه از یکدیگر با مقدار YIV نسبت مستقیم دارند. طراحان و مهندسان می‌توانند بدون انجام محاسبات وقت گیر، مستقیماً از نتایج این مقاله برای محاسبه پارامترهای شکست نمونه‌های مشابه استفاده نمایند.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Computation of mode I notch stress intensity factors in a V-notched TPB specimen

نویسندگان English

zohreh kaveh 1
Majidreza Ayatollahi 2
چکیده English

Three-point bend (TPB) specimen is an important test sample in fracture study of notched components made from brittle materials like rocks and ceramics. On the other hand, the notch stress intensity factors (NSIFs) are vital parameters in brittle fracture assessment of V-notched structures. Therefore, computation of NSIFs in TPB specimens is of practical interest to engineers and researchers. Since the available methods for calculating NSIFs are often cumbersome and need complicated calculations, it is preferred to show them as a set of dimensionless parameters. In this research, by using a finite element approach called FEOD method, the stress intensity factors are determined numerically for notched TPB specimens having different geometry and loading conditions. The obtained values of NSIF are then converted to dimensionless parameters called notch shape factors YIV and are illustrated in a number of discrete figures. It is shown that each of the three parameters of: the notch opening angle, the notch length and the distance between the two supports has direct relation with YIV. The results presented in this paper can be used by designers and engineers for performing the necessary fracture experiments through the TPB specimen without needing complicated and time-consuming calculations.

کلیدواژه‌ها English

Notch shape factor
Sharp V-notch
Three-point bend specimen
FE Analysis
FEOD method