مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

پیش بینی شکست شیارهای V شکل با سوراخ انتهایی تحت بارگذاری مرکب کششی- برشی با استفاده از معیار چگالی انرژی کرنشی

نویسندگان
1 استادیار/دانشکده علوم و فنون نوین دانشگاه تهران، گروه مهندسی هوافضا
2 فارغ التحصیل کارشناسی ارشد/ دانشگاه تهران
3 استاد/ دانشگاه پادوآ ایتالیا
چکیده
شیارها یکی از ناپیوستگی های معمول در سازه های مهندسی می‌باشند که به جهت اهداف طراحی ایجاد می‌گردند. در رابطه با شیارهای V شکل موجود در قطعات از جنس ترد، به علت تمرکز تنش بالا در همسایگی نوک شیار، ترک های ایجاد شده در این ناحیه باید رفع و تعمیر گردند تا از شکست ترد جلوگیری به عمل آید. یکی از معمول ترین روش های تعمیراتی، ایجاد یک سوراخ دایره ای در نوک شیار V شکل است. این سوراخ، ترک را رفع نموده و هندسه شیار اولیه را به یک شیار V شکل با سوراخ انتهایی تغییر می‌دهد. به علت تغییر هندسه، ظرفیت تحمل بار شیار جدید با شیار اولیه تفاوت خواهد داشت. لذا، برای تضمین ایمنی سازه تعمیر شده، بررسی شکست شیار جدید در برابر بارهای وارده امری ضروری می‌باشد. در تحقیق حاضر، ابتدا، نمونه آزمایشگاهی جدیدی با نام دیسک برزیلی دارای شیار مرکزی V شکل با سوراخ انتهایی و از جنس پلکسی گلاس جهت انجام آزمایش های شکست در دمای اتاق مد نظر قرار می گیرد. بارهای شکست تجربی ثبت شده و تعدادی داده جدید آزمایشگاهی در رابطه با شکست ترد شیارهای V شکل با سوراخ انتهایی تحت بارگذاری مرکب فراهم می شود. سپس، برای پیش بینی بارهای شکست تجربی، معیار چگالی انرژی کرنشی مد نظر قرار می گیرد. از نتایج به دست آمده مشخص می شود که معیار چگالی انرژی کرنشی توانایی پیش بینی موفقیت آمیز استحکام استاتیکی در نمونه های ‌دیسک برزیلی شیاردار دارای زوایای مختلف دهانه شیار و شعاع های گوناگون نوک شیار را داراست.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Fracture prediction of V-notches with end holes under combined tension-shear loading using the strain energy density criterion

نویسندگان English

Ali Reza Torabi 1
Shahab Amininejad 2
Filippo Berto 3
1 Assistant Professor/ Department of Aerospace Engineering, Faculty of New Science and Technology, University of Tehran
چکیده English

Notches are one of the most common discontinuities in engineering structures which are created for engineering design purposes. Dealing with V-notches in components made of brittle materials, because of the presence of high stress concentration near the notch tip; detected cracks in this region should be removed and repaired to avoid brittle fracture. The most usual repairing method is to drill a circular hole at the V-notch tip. Clearly, this hole removes the crack and changes the initial notch geometry to a V-notch with end hole. Because of changing the initial notch feature, the load-carrying capacity of the new notch would be different from the initial one. Therefore, in order to assure the safety of the repaired structure, fracture assessment of the new notch is necessary. In the present research, first, a new test specimen, called Brazilian disk containing central V-notch with end hole, made of PMMA is considered for conducting fracture tests at room temperature and the experimental fracture loads are recorded. Some new test results are provided concerning brittle fracture in V-notches with end holes under mixed mode I/II loading. Then, to predict the experimental fracture loads, the strain energy density criterion is utilized. From the obtained results, it is shown that the strain energy density criterion could successfully predict the static strength of notched Brazilian disk specimens for different notch angles and various notch radii.

کلیدواژه‌ها English

V-notch with end hole
Brittle fracture
Strain energy density
Brazilian Disk
Mixed mode I/II loading