مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

بررسی عددی پارامترهای شکست در مسئله تماس لغزشی پانچ صلب تخت و جسم نیمه بی نهایت هدفمند در حضور ترک سطحی

نویسندگان
1 فارغ التحصیل کارشناسی ارشد دانشگاه صنعتی امیرکبیر
2 دانشیار دانشگاه صنعتی امیرکبیر
چکیده
مواد هدفمند در دو دهه گذشته مورد توجه بسیاری از محققین قرار گرفته‌اند. تغییرات تدریجی خواص در این مواد باعث شده تمرکز تنش، جوانه‌زنی، رشد ترک و جدایش لایه‌ها کاهش یابد. بیشتر کاربردهای مواد هدفمند شامل بارگذاری تماسی می‌باشد. در اثر این بارگذاری ترک‌های سطحی در قطعه بوجود آمده و سپس رشد می‌کنند. در نتیجه رشد ترک‌های سطحی از عمده مکانیزم‌های خرابی ساختارهای تشکیل شده از مواد هدفمند می‌باشد. در این مقاله تماس لغزشی دوبعدی یک پانچ صلب تخت بر روی یک زمینه همگن با پوشش هدفمند در حضور ترک سطحی بررسی شده است. مسئله به صورت کرنش صفحه‌ای در نظر گرفته شده است. خواص زمینه و لایه هدفمند به صورت الاستیک؛ و ضریب پواسون ثابت فرض شده است. مدول الاستیسیته در لایه هدفمند طبق مدل تی-تی-او محاسبه شده است. این مدل با تعریف پارامتر q، تاثیر برهم‌کنش‌های ریزساختارها را نیز در نظر می‌گیرد. برای حل معادلات حاکم از کدنویسی روش تفاضلات محدود در نرم‌افزار متلب استفاده شده است. اثر ناهمگنی، q، ابعاد پانچ، ضخامت لایه هدفمند و ضریب اصطکاک بر ضرایب شدت تنش مود اول و دوم بررسی شده است.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Numerical analysis of the fracture parameters in the sliding contact problem between a rigid flat punch and a functionally graded semi-infinite medium in the presence of a surface crack

نویسنده English

Ali Talezadeh Lari 1
چکیده English

Functionally graded materials have been taken into consideration by many researchers in the last two decades. Gradual changes of mechanical properties in FGMs decrease stress concentration, crack initiation and propagation and delamination. Many of the present and potential applications of FGM contain contact loading.This kind of loading causes surface crack initiation which is followed by subcritical crack propagation.Thus, propagation of surface cracks is one of the most important failure mechanisms in FG structures. In this article two dimensional sliding contact of a rigid flat punch on a homogeneous substrate with an FGM coating is studied. Plane strain condition is considered in this problem. The Properties of the substrate and the FGM layer are assumed to be elastic and the Poisson’s ratio is assumed to be constant. The modulus of elasticity in the graded layer is calculated based on TTO model approximation. This model defines a parameter q which considers the microstructural interactions. The governing equations are solved by Finite Difference method by means of MATLAB software. The influence of different parameters such nonhomogeneity,q, the dimensions of the punch, the thickness of the graded layer and the coefficient of friction on the mode I and II stress intensify factors are investigated.

کلیدواژه‌ها English

contact
rigid flat punch
Stress intensity factors
functionally graded material (FGM)
Finite Difference