مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

بررسی تاثیر زاویه بین جهت گرادیان خواص و راستای ترک بر ضریب شدت تنش مود ترکیبی در ورق های مدرج تابعی با روش MLPG

نویسندگان
1 دانشجوی دانشگاه شیراز
2 رئیس بخش مکانیک جامدات- دانشکده مکانیک- دانشگاه شیراز
چکیده
در این مقاله از روش بدون مش محلی پتروف-گالرکین (MLPG) برای تحلیل ترک ورق مدرج تابعی (FGM) ایزوتروپیک استفاده شده و تأثیر طول ترک، مقدار گرادیان خواص و زاویه گرادیان خواص با راستای ترک بر ضریب شدت تنش مود اول و دوم بررسی شده است. در این روش از تخمین حداقل مربعات متحرک (MLS) برای شبیه سازی تابع شکل و از روش مستقیم برای اعمال شرایط مرزی و از روش تابع وزن توسعه داده شده برای شبیه سازی میدان جابجایی و تنش در اطراف ترک استفاده شده است. ضریب شدت تنش با استفاده از انتگرال-های مستقل از مسیر که برای مواد ناهمگن فرمول‌بندی شده‌اند، محاسبه شده است. در این مقاله، دو مسئله ورق ترکدار لبه‌ای از جنس مواد مدرج تابعی تحت بارگذاری های تنش و کرنش ثابت تحلیل شده است. به منظور اطمینان از روش مورد استفاده، در ابتدا مسئله همگن و مسئله مدرج تابعی با فرض گرادیان خواص در راستای ترک تحلیل شده و با حل دقیق مقایسه شده است. نتایج نشان دهنده تطابق مطلوب بین روش حاضر و روش دقیق است.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Investigating the effect of angle between the material gradation direction and crack on mixed-mode stress intensity factor of FGM plates using MLPG method

چکیده English

In this paper, the Meshless Local Petrov-Galerkin (MLPG) method is used to analyze the fracture of an isotropic FGM plate. The stress intensity factor of Mode I and Mode II are determined under the influence of various non-homogeneity ratios, crack length and material gradation angle. Both the moving least square (MLS) and the direct method have been applied to estimate the shape function and to impose the essential boundary conditions. The enriched weight function method is used to simulate the displacement and stress field around the crack tip. Normalized stress intensity factors (NDSIF) are calculated using the path independent integral, J*, which is formulated for the non-homogeneous material. The Edge-Cracked FGM plate is considered here and analyzed under the uniform load and uniform fixed grip conditions. To validate results, at first, homogeneous and FGM plate with material gradation along crack length was analyzed and compared with exact solution. Results showed good agreement between MLPG and exact solution.

کلیدواژه‌ها English

Meshless Local Petrov-Galerkin (MLPG)
functionally graded material (FGM)
mixed-mode stress intensity factor
material gradient direction