۱۹ نتیجه برای ضریب شدت تنش
احسان محمدی، محمود شریعتی، مجید میرزائی،
دوره ۱۲، شماره ۴ - ( ۸-۱۳۹۱ )
چکیده
در این مقاله هدف ارائه¬ی یک نمونه¬ی هندسی جدید جهت تست خستگی تعیین رفتار رشد ترک نیمه¬بیضوی در دیواره¬ی مخازن استوانه¬ای جدار ضخیم تحت فشار می¬باشد. در این پژوهش رفتار رشد ترک در نمونه پیشنهادی به شکلی مطلوب تری نسبت به نمونه های استاندارد در مقایسه با رفتار رشد ترک در حالت واقعی معادل سازی گردیده است . بدین معنی که تطابق بیشتری بین مقادیر ضریب شدت تنش در نمونه¬ی آزمایش و مخزن واقعی حاوی ترک در راستای دیواره در حین بارگذاری خستگی حاصل شود و در نتیجه سازگاری بهتری در رفتار رشد ترک خستگی و عمر قطعه بر حسب سیکل¬های بارگذاری به صورت عملی به¬دست آید. با معرفی نمونه¬ی جدید، نتایج حاصل از بارگذاری خستگی بر روی نمونه پیشنهادی با نتایج حاصل از بارگذاری خستگی مخزن و نمونه¬های استاندارد فعلی مورد مقایسه قرار گرفته¬اند. رفتار رشد ترک خستگی در نمونه¬ی پیشنهادی و مخزن تحت فشار با روش اجزای محدود و روش تجربی محاسبه شده است. به منظور مقایسه¬ی نتایج اجزای محدود با نتایج تجربی، چند قطعه با هندسه¬ی نمونه¬ی¬ جدید از جنس فولاد CK۴۵ ساخته شده و تحت آزمون خستگی قرار گرفتند. نتایج حاصل از دو روش انطباق بسیار خوبی با یکدیگر دارند.
علی عبداللهی فر، محمد رحیم نامی،
دوره ۱۳، شماره ۱ - ( ۱-۱۳۹۲ )
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 فرمول¬بندی شده¬اند، محاسبه شده است. در این مقاله، دو مسئله ورق ترکدار لبه¬ای 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.
فرامرز آشنای قاسمی، علی پور کمالی انارکی، امیر حسین روزبهانی،
دوره ۱۳، شماره ۱۴ - ( ۱۲-۱۳۹۲ )
چکیده
روش المان محدود توسعه یافته (XFEM) یکی از قوی ترین روشهای عددی است که بر پایه المان محدود بوده ولی فارغ از موقعیت نسبی مش نسبت به ناپیوستگی با قدرت همگرایی خوبی به حل مسائل می پردازد. در این روش با غنی سازی گره ها و افزایش درجات آزادی آنها (از ۲ به ۴ و حتی در شرایط خاص به ۱۰) به طور مجازی و بدون نیاز به تطبیق مش با هندسه ناپیوستگی، امکان مدلسازی و استخراج روابط حاکم بر محیط فراهم می آید. در این مقاله تاثیر رشد ترک خستگی در ورق ترک دار آلومینیومی توسط این روش بررسی شده است. ورق ترک دار توسط وصله های چندلایه مرکب با لایه های فلزی (FML) یک طرفه در مود ترکیبی تعمیر شده است. آنگاه از روش فوق برای بررسی تاثیر لایه چینی وصله های کامپوزیتی بر روی جابه جایی نقاط دهانه ترک و ضریب شدت تنش و همچنین برای مطالعه تاثیر زاویه ترک بر روی ضریب شدت تنش در ورق تعمیر شده استفاده شده است. نتایج بدست آمده نشان می دهد که وصله های کامپوزیتی با ترکیب ورق/الیاف/الیاف/آلومینیوم بیشترین تاثیر را در خواص ترمیمی دارد و می تواند ضریب شدت تنش را تا ۷۰ درصد کاهش دهد.
ایمان کریمی پور، علیرضا فتوحی،
دوره ۱۴، شماره ۷ - ( ۷-۱۳۹۳ )
چکیده
در این مقاله با استفاده از روش توزیع نابجایی تحلیل تنش در یک صفحه الاستیک بینهایت حاوی مجموعه‌ای از ترک¬ها تحت بار پادصفحه‌ای بر اساس تئوری گرادیان کرنش انجام می¬گردد. ابتدا حل نابجایی پادصفحه‌ای در صفحه با حل معادله بای هارمونیک، اعمال شرایط مرزی و پیوستگی مربوط به نابجایی پادصفحه‌ای با استفاده از تبدیل فوریه انجام می¬گردد و میدان تنش در اثر نابجایی پادصفحه‌ای به صورت انتگرالی به دست آمده است. مولفه¬های تنش دارای تکینگی از نوع مرتبه بالا در نوک ترک هستند. با استفاده از این حل، معادلات انتگرالی برای تحلیل مسئله چندین ترک به دست می¬آید. این معادلات انتگرالی از نوع تکین مرتبه بالا هستند. برای حل معادلات تکین از نوع مرتبه بالا از سری های چبیشف استفاده می شود. بعد از به دست آوردن توزیع نابجایی روی ترک¬ها می¬توان ضریب شدت تنش برای ترک¬ها را به دست آورد. در این مطالعه به بررسی اثرات اندازه و تاثیر موقعیت ترک¬ها بر روی ضریب شدت تنش نوک آن¬ها پرداخته می¬شود. مثالی جهت صحت¬سنجی روش انجام شده و تطابق خوبی حاصل شده است و سپس چند مسئله جدید جهت نمایش قابلیت روش توزیع نابجایی ارائه شده است.
رحمت اله قاجار، حامد سعیدی گوگرچین،
دوره ۱۴، شماره ۸ - ( ۸-۱۳۹۳ )
چکیده
لوله‌ی جدارضخیم اتوفرتاژ حاوی ترک طولی نیم‌بیضوی مورد مطالعه قرار می‌گیرد. جهت بررسی تغییرات ضریب شدت تنش روی جبهه‌ی ترک، ابتدا تابع وزن دوبعدی لوله‌ی ترکدار استخراج میشود. این تابع وزن می‌تواند ضریب شدت تنش تمام نقاط روی جبهه‌ی ترک را محاسبه کند، همچنین، به کمک این تابع وزن امکان درنظر گرفتن بارگذاری‌های پیچیده بر روی سطح ترک از جمله بارهای ناشی از گرادیان فشار محوری در لوله‌های کوتاه و لوله‌های انتها باز میسر میشود. نتایج نشان می‌دهد که بر خلاف لوله‌های تحت فشار یکنواخت، در لوله‌های تحت گرادیان فشار، بیشترین ضریب شدت تنش لزوما در عمیق‌ترین نقطه و نقاط سطحی نخواهد بود. در لوله‌های اتوفرتاژ بیشترین ضریب شدت تنش عموما در نقاط غیرسطحی رخ می‌دهد. نتایج ضریب شدت تنش حاصل از روش تابع وزن دوبعدی با نتایج حاصل از روش اجزا محدود از تطابق خیلی خوبی برخوردار است. پیشبینی شکل جبهه‌ی ترک خستگی با استفاده از تابع وزن دوبعدی می‌تواند دقیق‌تر از تابع وزن یک بعدی باشد.
رحمت اله قاجار، محمد عباسپورنیاسانی، حامد سعیدی گوگرچین،
دوره ۱۴، شماره ۹ - ( ۹-۱۳۹۳ )
چکیده
در این پژوهش، به بررسی ضریب شدت تنش مود اول ترک¬ محیطی نیم¬بیضوی در سطح خارجی استوانه با نسبت شعاع به ضخامت ۳۰ پرداخته میشود. این استوانه¬ها در سکوهای حفاری نیمه¬شناور کاربرد دارد. ابتدا بر اساس معادلات ترموالاستیسیته نیمه کوپل، میدان تنش در استوانه¬ای تحت بارهای حرارتی و مکانیکی استخراج می¬گردد. سپس، با استفاده از نتایج سه بارگذاری مرجع بر روی جبهه ترک، توابع وزن عمیق¬ترین نقطه و نقاط سطحی ترک استخراج میشود. با استفاده از میدان تنش ترموالاستیسیته و توابع وزن استوانه ترکدار، روابطی صریح برای ضریب شدت تنش این نقاط استخراج می¬گردد. اختلاف ضریب شدت تنش حاصل از توابع وزن پیشنهادی با نتایج حاصل از روش اجزاء محدود و نتایج تحقیقات دیگران در تطابق خوبی قرار دارد. اثرات اندرکنش بارهای حرارتی و مکانیکی در ضریب شدت تنش نیز مورد بررسی قرار می¬گیرد. نتایج نشان می‌دهند که، ضریب شدت تنش بی¬بعد عمیق¬ترین نقطه و نقاط سطحی ترک، با افزایش نسبت بار، به¬ترتیب کاهش و افزایش می¬یابند.
مجیدرضا آیت اللهی، محمدجواد رضوی، حمیدرضا چمنی،
دوره ۱۴، شماره ۹ - ( ۹-۱۳۹۳ )
چکیده
استفاده از سوراخ‌های متوقف‌کننده از جمله ساده‌ترین روش‌ها برای کاهش ضریب شدت تنش در نوک ترک و در نتیجه کاهش نرخ رشد ترک می‌باشد. کارایی سوراخ‌های متوقف‌کننده در مهار رشد ترک بر مبنای تأثیرگذاری آنها روی ضرایب شدت تنش سنجیده میشود. بسیاری از اجزای فلزی در سازه‌های مهندسی به دلیل هندسه خاص خود، دارای سطوحی انحنادار می‌باشند. بنابراین در مقاله حاضر، با استفاده از تحلیل‌های اجزا محدود و با در نظر گرفتن آرایش‌های گوناگون سوراخ‌های متوقف‌کننده، تأثیر حضور این سوراخ‌ها بر ضرایب شدت تنش در قطعه انحنادار با ترک مرکزی مورد بررسی قرار می‌گیرد. نتایج عددی بیانگر این است که موقعیت و اندازه سوراخ‌های متوقف‌کننده بر مقدار ضریب شدت تنش نوک ترک تأثیرگذار است. مهم‌ترین دلیل تغییر در ضریب شدت تنش، تأثیرگذاری سوراخ‌های متوقف‌کننده بر میدان تنش نوک ترک می‌باشد. با افزایش اندازه سوراخ‌های دوطرف ترک و کاهش فواصل افقی و عمودی آنها از نوک ترک، تأثیرپذیری ضریب شدت تنش نیز بیش‌تر میشود. همچنین نتایج عددی بیانگر این نکته‌اند که کارایی سوراخ‌های متوقف کننده در سطوح انحنادار، برابر با کارایی روش مذکور در سطوح تخت است.
محمدباقر نظری، امید عاصمی،
دوره ۱۴، شماره ۱۶ - ( ۱۲-۱۳۹۳ )
چکیده
در این مقاله، ضریب شدت تنش برای یک ترک نیم‌بیضوی طولی در سطح داخلی یک استوانه جدار ضخیم به‌صورت تحلیلی و عددی تعیین شده است. استوانه به قدر کافی بلند در نظر گرفته شده است و تحت شوک حرارتی غیرفوریه‌ای (هذلولوی) سرمایشی در سطح داخلی به‌طور متقارن محوری قرار دارد. معادلات ترموالاستیسیته حاکم به‌صورت غیرکوپل حل شده‌اند. جواب تحلیلی معادله هدایت گرمایی پس از بی‌بعد سازی با روش جداسازی متغیرها استخراج میشود. ضریب شدت تنش برای عمق و گوشه‌های ترک با استفاده از روش تابع وزنی به‌دست می‌آید. نتایج رفتار متفاوت ترک تحت شوک حرارتی هذلولوی نسبت به مدل فوریه را نشان می‌دهد. در زمانهای ابتدایی اعمال شوک حرارتی، ضریب شدت تنش در عمق ترک به‌خصوص برای ترکهای با عمق نسبی کمتر در مدل هذلولوی بطور قابل ملاحظه‌ای بزرگتر از مدل فوریه است. ضریب شدت تنش عمق ترک برای دو مدل در ترکهای نازک‌تر مفدار بیشتری است. در گوشه ترک نیز ضریب شدت تنش برای مدل هذلولوی همیشه بزرگتر از مدل فوریه است. برخلاف بارگذاری مکانیکی، حداکثر ضریب شدت تنش ممکن است در گوشه ترک اتفاق بیفتد. مطابق نتایج، در نظر گرفتن مدل مناسب هدایت گرمایی در طراحی سازه‌ها تحت بارحرارتی گذرا اهمیت ویژه‌ای دارد.
رحمن سیفی، علیرضا دژم،
دوره ۱۵، شماره ۴ - ( ۴-۱۳۹۴ )
چکیده
در این مقاله، تغییرات ضریب شدت تنش و نرخ رهایی انرژی بر اساس روش همبستگی جابجایی و روش اصلاح شده‌ی انتگرال بسته شدن ترک برای ترکهای سطحی خارجی در استوانه اتوفرتاژ شده از جنس مواد تابعی مدرج بررسی شده است. خواص مکانیکی بر اساس تابع مورد نظر در راستای شعاع استوانه متغیر است. فرض شده است که رفتار مواد ایزوتروپیک بوده و دارای رابطه تنش-کرنش کشسان-خمیری به صورت دوخطی می‌باشد. فرآیند اتوفرتاژ باعث ایجاد تنش پسماند کششی در قسمتهای بیرونی دیواره استوانه می شود که تاثیر نامطلوبی بر رفتار ترک خارجی خواهد داشت. متغیرهای مختلفی بر مقدار تنش پسماند کششی اثر دارند. تأثیر نسبت اتوفرتاژ، کسر حجمی مواد و ضخامت استوانه بر تغییرات تنش پسماند و علاوه بر آنها، تغییرات ابعاد و امتداد ترک سطحی بر ضریب شدت تنش و نرخ رهایی انرژی مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج نشان می‌دهند که تغییر کسر حجمی بیشترین تاثیر را بر هر دو پارامتر ترک دارد. ترک محوری از ترکهای مایل و محیطی بحرانی‌تر است. از اصل جمع آثار می توان برای تعیین اثر تنش پسماند و بار اعمالی بر رفتار ترک در مواد تابعی مدرج استفاده نمود.
حامد حقیری، علیرضا فتوحی، علیرضا شفیعی،
دوره ۱۵، شماره ۴ - ( ۴-۱۳۹۴ )
چکیده
در تحیل سازه‌ها پاسخ دینامیکی و اثرات امواج الاستیک بر روی ضرایب شدت تنش از اهمیت قابل توجهی برخوردار است. این مطالعه، به تحیل تنش دینامیکی پادصفحه‌ای نیم صفحه همگن شامل چندین ترک برای محاسبه ضرایب شدت تنش با اثر تقابل امواج الاستیک با مرز صفحه و ترک در موقعیت‌های مختلف می پردازد. روش حل، استفاده از تکنیک توزیع پیوسته ناپیوستگی جابجایی برای حل مسائل ترک در شکست دینامیکی است. با اعمال تبدیلات انتگرالی (فوریه و لاپلاس) به معادله الاستودینامیک و استفاده از شرایط مرزی حاکم، حل ناپیوستگی جابجایی انجام شده و سپس با توزیع پیوسته ناپیوستگی جابجایی برروی سطوح ترک معادلات انتگرالی با مرتبه فوق تکین حاصل میشود. حل معادله انتگرالی با استفاده از بسط سری چِبیشِف و روش عددی نقاط نظم یافته در محیط لاپلاس صورت می‌پذیرد. در نهایت با استفاده از الگوریتم لاپلاس معکوس عددی، ضرایب شدت تنش در حوزه زمان بدست می‌آیند. با مقایسه نتایج موجود از حل صفحه بینهایت مشاهده میشود، تئوری ارائه شده از دقت قابل قبولی برخوردار است. همچنین توانایی مدلسازی چندین ترک با آرایش های مختلف بعنوان قابلیت تئوری، در قالب نمودارهایی آورده شده است.
وحید خلیجی، مجتبی یزدانی، نقدعلی چوپانی،
دوره ۱۵، شماره ۱۱ - ( ۱۱-۱۳۹۴ )
چکیده
ترک از رایج‌ترین آسیب‌ها در سازه‌های کامپوزیت است. به‌عنوان مثال ترکهای در راستای ضخامت (شکست عرضی) می‌توانند ناشی از برخورد غیرعمدی پرتابه با سازه‌های هوافضایی باشد. در اغلب پژوهش‌های انجام شده هدف مطالعه بر روی رشد ترک در بین لایه‌ها و بوجود آمدن پدیده لایه‌لایه‌شدگی بوده است. در این پژوهش برای مطالعه رشد ترک عرضی در کامپوزیت‌ها، نمونه‌های آزمون به شکل پروانه‌ای از جنس شیشه بافته شده و اپوکسی با لایه‌گذاری دستی و فرآیند اتوکلاو تهیه شد. آزمون نمونه‌ها در سه مد اول و مرکب و دوم خالص با تغییر زاویه بارگذاری، بر پایه آزمایش آرکان و با استفاده از گیره‌ای با طراحی نوین، انجام گرفت. نمودارهای بار بحرانی بر حسب جابجایی بدست آمدند. با استفاده از بار بحرانی حاصل از آزمون و ضرایب بدون بعد شدت تنش استخراج شده از تحلیل المان محدود توسط نرم افزار آباکوس، چقرمگی شکست عرضی این کامپوزیت تعیین گردید. نتایج نشان می‌دهد که ماده کامپوزیت استفاده شده در این تحقیق در شرایط بارگذاری کششی (مد یک) دارای چقرمگی عرضی بیشتری بوده و در بارگذاری‌های برشی (مد دو) ضعیف تر است. آنالیز المان محدود با استفاده از خواص الاستیک کامپوزیت شیشه اپوکسی، که از یک مدل کامپوزیت بافته‌شده همگن سازی‌شده بر اساس میکرومکانیک به‌دست‌آمد، انجام‌گرفت. اثر ضخامت بر رفتار چقرمگی شکست عرضی کامپوزیت شیشه اپوکسی بافته‌شده مطالعه شد.
رحمت اله قاجار، فرزین توکلی،
دوره ۱۵، شماره ۱۱ - ( ۱۱-۱۳۹۴ )
چکیده
در این مقاله، اثر پارامتر ناهمگنی بر ضریب شدت تنش در مواد تابعی ارتوتروپیک در نواری ترکدار بررسی می‌گردد. فرض میشود که خواص مکانیکی و حرارتی ماده وابسته به مختصه‌ی x (موازی با سطوح ترک) و تابع نمایی از x باشد. مساله برای ترک داخلی و لبه‌ای با دو روش معادلات انتگرالی و روش المان مربعات دیفرانسیلی تعمیم یافته حل میشود. بارگذاری حرارتی به گونه‌ای است که توزیع دما در نوار یکنواخت می‌باشد. به علت تغییر خواص مکانیکی و حرارتی، توزیع تنش حاصل از این بارگذاری، یکنواخت نمی‌باشد. در حل مساله با روش معادلات انتگرالی، ابتدا مساله ترموالاستیسیته بدون ترک و سپس مساله ترک هم‌دما به صورت جدا حل می‌شوند. با استفاده از این دو حل، مساله اصلی حل میشود. برای حل مساله‌ی ترک هم‌دما، پس از انجام تبدیلی روی معادلات بنیادی حاکم بر ماده ارتوتروپ و ساده سازی آن، معادلات ناویر با روش تبدیل فوریه حل می‌گردد. روش حل عددی مساله، روش المان مربعات دیفرانسیلی تعمیم‌یافته است که به منظور بررسی صحت نتایج روش معادلات انتگرالی فقط در یک حالت خاص در قالب نمودار آورده شده‌است. همچنین تاثیر دما برضریب شدت تنش به ازای مقادیر مختلف پارامتر ناهمگنی، مورد بررسی قرار می‌گیرد .
رحمت اله قاجار، میثم داودآبادی، حامد سعیدی گوگرچین،
دوره ۱۵، شماره ۱۲ - ( ۱۱-۱۳۹۴ )
چکیده
در این پژوهش خانواده‌ای از دیسک‌های دوار پرکاربرد در صنایع توربین و کمپرسور ایران از دیدگاه مکانیک شکست مطالعه میشود. در شرایط کاری، تحت اثر بارهای مکانیکی و حرارتی ترک در دیواره داخلی دیسک جوانه می‌زند. هدف از این پژوهش ارائه یک تابع وزن دوبعدی برای مجموعه‌ای از دیسک‌های دوار حاوی ترکهای طولی نیم بیضوی می‌باشد. بدین منظور، ابتدا شکل عمومی تابع وزن دوبعدی بر اساس توابع وزن ترکهای محاط انتخاب میشود. تعیین ضرایب ثابت شکل عمومی این تابع وزن بر اساس نتایج ضریب شدت تنش مرجع در هندسه ترکدار تحت بارگذاری مرجع حاصل میشود. عدم وابستگی نتایج به تعداد جملات تابع وزن بررسی میشود. پس از استخراج تابع وزن برای دیسک‌هایی در گستره ۹۰ تا ۴۲۰ میلیمتر ضخامت، امکان تعیین ضریب شدت تنش ترک در دیسک‌ها تحت بارگذاری دلخواه فراهم می‌گردد. این تابع وزن می‌تواند مقادیر ضریب شدت تنش برای هر نقطه دلخواه روی جبهه ترک، که سطوح آن تحت بارگذاری یک یا دوبعدی قرار دارند، را محاسبه نماید. نتایج نشان می‌دهد که در نسبت عمق ترکهای بزرگ، ضریب شدت تنش در نقاط سطحی با افزایش نسبت ارتفاع پایه به ضخامت دیسک افزایش می‌یابد. در یک نسبت منظر معین شکل هندسی دیسک بر روی ضریب شدت تنش ترک موثر می‌باشد. مقایسه نتایج حاصل از تابع وزن و نتایج حاصل از روش اجزاء محدود از تطابق مناسبی برخوردار می‌باشد. امکان شبیه سازی رشد ترک خستگی و پیش بینی زمان بازبینی دیسک‌ها با به کارگیری این تابع وزن به سادگی فراهم میشود.
ادریس فرهی نژاد، محمدباقر نظری، مسعود مهدیزاده،
دوره ۱۶، شماره ۱۲ - ( ۱۲-۱۳۹۵ )
چکیده
در این مقاله، ضریب شدت تنش برای یک ترک محیطی کامل در سطح داخلی یک استوانه جدار ضخیم تعیین‌شده است. استوانه تحت شوک گرمایی طبق مدل تأخیر فاز دوگانه در سطح خارجی به‌طور متقارن محوری قرار دارد. در معادلات ترموالاستیسیته حاکم، از کوپل میدانهای دما و کرنش و اثر ترم اینرسی صرف‌نظر شده و میدانهای دما و تنش با استفاده از تبدیل لاپلاس معکوس عددی به‌دست آمده است. ضریب شدت تنش مود I نیز با استفاده از روش تابع وزنی تعیین میشود. توزیع دما، تنش و ضریب شدت تنش مدل تأخیر فاز دوگانه با مدل‌های دیگر مقایسه و اثر زمانهای آسایش شار گرمایی و گرادیان دما روی آنها بررسی شده است. نتایج علاوه بر اختلاف تغییر زمانی دمای یک نقطه طبق مدل تأخیر فاز دوگانه با مدل‌های هذلولوی و فوریه، رفتار متفاوت ترک نسبت به مدل فوریه را نشان می‌دهد. ضریب شدت تنش بیشینه مدل تأخیر فاز دوگانه از مدل فوریه به‌طور قابل ملاحظه‌ای بزرگتر است. همچنین، در مدل تأخیر فاز دوگانه ضریب شدت تنش بیشینه در هر لحظه قبل از رسیدن پیشانی موج به سطح داخلی، برای ترکی اتفاق می‌افتد که پیشانی موج تنش در موقعیت نوک آن قرار دارد. مطابق نتایج، در نظر گرفتن مدل مناسب هدایت گرمایی در طراحی سازه‌ها تحت بار گرمایی گذرا اهمیت ویژه‌ای دارد.
محمدباقر نظری، حمید رجایی،
دوره ۱۷، شماره ۱ - ( ۱-۱۳۹۶ )
چکیده
در این مقاله، برای محاسبه ضرایب شدت تنش در محیط همسانگرد مستطیلی که در معرض تنش‌های گرمایی و رطوبتی قرار دارد از روش المان محدود توسعه‌یافته استفاده‌شده است. در معادلات حاکم هایگرو‌ترمو‌الاستیسیته، کوپل دوطرفه میدانهای دما و رطوبت و در یک حالت، ضریب پخش رطوبتی تابع دما در نظر گرفته‌شده است. برای به دست آوردن ضرایب شدت تنش، روش انتگرال برهم‌کنش برای بارهای گرمایی/رطوبتی توسعه داده‌شده است. در روش المان محدود توسعه‌یافته به‌منظور کاهش خطا، از المان‌های مستطیلی هشت گره‌ای ریز شونده، به سمت نوک ترک، استفاده شده است. برای صحت‌سنجی نتایج عددی، ضریب شدت تنش برای ترک مود I با روش تابع وزنی نیز به‌دست آمده است. در حل تحلیلی، ابتدا معادلات هایگرو‌ترمو‌الاستیسیته حاکم غیرکوپل شده‌اند و پس از بی‌بعد سازی، از روش جداسازی متغیرها برای حل آنها استفاده‌شده است. نتایج نشان می‌دهند گرادیان غلظت رطوبت تاثیر قابل توجهی روی ضریب شدت تنش دارد و باید در مدل مساله لحاظ شود. قبل از رسیدن میدان دما به حالت پایا، کوپل دوطرفه میدانهای دما و رطوبت باعث هم‌زمانی تغییرات این میدانها میشود و روی تغییر زمانی ضریب شدت تنش اثر میگذارد. بطوریکه، در ابتدای اعمال شوک گرمایی ضریب شدت تنش برای ترکهای کوتاهتر مشابه بارگذاری گرمایی بزرگتر نیست. همچنین، با افزایش طول ترک و زاویه ترک مقدار ضریب شدت تنش مود I کاهش می‌یابد. از طرف دیگر، در نظر گرفتن ضریب پخش رطوبتی به‌صورت تابعی از دما، زمان لازم برای رسیدن به تعادل رطوبتی را افزایش می‌دهد.
جواد علیزاده کاکلر، جمال خضری، علی عبدلی،
دوره ۱۸، شماره ۲ - ( ۲-۱۳۹۷ )
چکیده
اگر ترک مرکزی در یک صفحه بینهایت بزرگ تحت بارگذاری یکنواخت (ترک گریفیث)، به یکی از لبه‌های اعمال بار نزدیک شود، تبدیل به ترک زیرسطحی میشود. ترکهای زیرسطحی، در سازه‌هایی که در معرض پدیده خستگی تماس غلتشی قرار دارند، ایجاد می‌شوند. در این مطالعه، ابتدا با استفاده از مدلسازی اجزامحدود، ضرایب شدت تنش ترک گریفیث تحت کشش و برش یکنواخت محاسبه و با خطای کمتر از ۰,۱% صحه‌گذاری گردیده است. سپس، با نزدیک نمودن ترک به یکی از لبه‌های موازی صفحه، ضرایب شدت تنش مود ترکیبی ترک زیرسطحی به ازای عمق‌های مختلف تعیین شده است. عدم تقارن هندسی نسبت به سطح ترک و کوپلینگ مودهای شکست، موجب بروز مودهای برشی و کششی قابل ملاحظه برای ترک زیرسطحی به ترتیب تحت بارهای کششی و برشی می‌گردد. با کاهش عمق ترک، کوپلینگ مودهای شکست افزایش می‌یابد تا جایی که در نسبت طول به عمق ۲۰ برای ترک، ضرایب شدت تنش ناشی از این پدیده، ۶۹% ضرایب شدت تنش مودهای اصلی می‌شوند. همچنین، با برازش دقت بالای تابع درجه سه بر ضرایب شدت تنش مود ترکیبی محاسبه شده، چهار ضریب شکل برای مودهای کششی و برشی ناشی از کشش و برش یکنواخت ترک زیرسطحی ارائه شده است. روابط صریح ارائه شده برای ضریب شدت تنش، برای استفاده سریع و راحت توسط مهندسان بسیار مفید خواهد بود. مقادیر به دست آمده از این روابط، حتی برای بارگذاری‌های غیریکنواخت نیز می‌تواند تقریب خوبی از ضرایب شدت تنش باشد (به خصوص برای طول ترکهای کوتاه که تغییرات بار روی آنها نمی‌تواند چندان زیاد باشد).
احسان براتی، علیرضا سلمانیان مبارکه، قاسم صادقی،
دوره ۱۸، شماره ۳ - ( ۳-۱۳۹۷ )
چکیده
به دلیل ویژگی‌های ممتاز مواد مرکب مانند سبکی، استحکام بالا و قابلیت شکل پذیری خیلی خوب، استفاده از وصله‌های کامپوزیتی در ترمیم ورق‌های ترک خورده و دارای شکاف، روشی کارآمد را فراهم میکند. در این مقاله عملکرد وصله‌های متفاوت مشتمل بر وصله‌های کامپوزیتی و فلزی با محاسبه ضرایب شدت تنش و تنش T با استفاده از روش المان محدود سه بعدی مورد بررسی قرار گرفته است. ارزیابی نقش خمش خارج از صفحه در عملکرد ترمیم با وصله‌های یک طرفه از اهداف مهم دیگر انجام این مطالعه بود. نتایج نشان داده است که هرچه وصله کامپوزیتی مستحکم‌تر باشد، کاهش ضرایب شدت تنش بیش‌تر خواهد بود. در نمونه‌های مورد بررسی وصله بورن/اپوکسی عملکرد بسیار بهتری نسبت به وصله شیشه/اپوکسی دارد. به علاوه، الحاق وصله‌های یک طرفه و دوطرفه، تغییر مقادیر تنش T را به همراه داشته که این تغییر برای زاویه ترک ۰ درجه، بیشترین و برای زاویه ترک ۴۵ درجه کم‌ترین است. افزایش ضخامت چسب نیز منجر به افزایش ضریب شدت تنش در ورق ترمیم شده میشود. در نهایت مشخص شد، خمش خارج از صفحه نقش بسیار مهمی در عملکرد ترمیم با وصله‌های کامپوزیتی یک طرفه دارد.
دوره ۱۸، شماره ۳ - ( ۶-۱۳۹۷ )
چکیده
وجود ترک در محیطهای مختلف امری دور از انتظار نیست، از سویی دیگر توسعه روز افزون مواد کامپوزیتی توجه به اندرکنش ترک با محیطهای ناهمسانگرد را دوچندان کرده است. همچنین ایجاد و گسترش ترک در جامدات یکی از عوامل مهمی است که برای جلوگیری از آثار مخرب ترک روی محیط باید مورد بررسی قرار گیرد. با توجه به این موضوع که ترک ممکن است در معرض مودهای مختلف شکست قرار بگیرد، بررسی ترک تحت شرایط مرزی مختلف، کمک شایانی به پیشبینی رفتار محیط دارای ترک میکند. در این پژوهش به صورت تحلیلی مودهای مختلف شکست (بازشدگی، برشی و پارگی) ترک سکهای واقع در لایه ایزوتروپ جانبی بررسی شده است. در هر مود با نوشتن شرایط مرزی حاکم بر مساله و جایگذاری آنها در معادلات حاکم بر محیط و تغییر متغیرهای مناسب، شرایط مرزی به معادلات انتگرالی دوگانه تبدیل میشود. در نهایت با حل معادلات انتگرالی دوگانه، مسائل مورد بررسی هر کدام به یک معادله فردهلم نوع دوم که تابعی از شعاع ترک، ضخامت لایه و خواص محیط است، منتهی می‌شوند که به علت پیچیدگی، این معادلات دارای جواب تحلیلی نیست. در نتیجه با به کارگیری روش عددی مناسب معادلات حل شده و ضریب شدت تنش نوک ترک سکهای برای مودهای مختلف حاصل میشود، نتایج شدت تنش برای مصالح مختلف ایزوتروپ جانبی بر حسب نسبت ضخامت لایه به شعاع ترک سکهای به دست آمدند. نتایج نشان‍دهنده آن هستند که ناهمسانی محیط تاثیر قابل توجهی روی ضرایب شدت تنش میگذارد و اینکه همواره با افزایش ضخامت لایه به شعاع ترک ضریب شدت تنش در مودهای مختلف افزایش و این مقدار در ضخامتهای زیاد مستقل از نوع مصالح محیط به ضریب شدت تنش محیط بینهایت میل پیدا میکند.
دوره ۱۸، شماره ۴ - ( ۸-۱۳۹۷ )
چکیده
درک بهتر شکل‌گیری و رشد ترک‌ها منجر به ارزیابی بهتر از عملکرد توده‌های سنگ میشود. بررسی رشد و توسعه ترک‌ها می‌تواند نتایج ارزشمندی به‌دست دهد که در مهندسی ژئوتکنیک نیز کاربرد دارد. از جمله کاربردهای مطالعه رشد ترک در ژئوتکنیک، می‌توان به ارزیابی پایداری شیروانی‌های سنگی، طراحی سازه نگهبان تونل‌ها و دیگر سازه‌های ژئوتکنیکی و همچنین پیشبینی جریان در توده‌های سنگی اشاره کرد. همچنین مطالعه توسعه و اندرکنش ترک‌ها می‌تواند منجر به ایجاد درکی از رفتار گسل‌ها شود. در این مقاله از گچ پر مقاومت به‌عنوان یک ماده مدل برای شبیه‌سازی رفتار سنگ‌های شکننده استفاده شده است. با استفاده از نمونه‌های به شکل دیسک دارای شکاف‌های از پیش‌موجود، توسعه ترک از شکاف‌ها برای دو حالت شکاف باز و شکاف بسته‌ی دارای اصطکاک تحت بارگذاری فشاری قطری مورد ارزیابی قرار گرفت. علاوه بر تعیین فرآیند توسعه ترک از شکاف‌های از پیش‌موجود، تاثیر شکاف‌های باز و بسته بر روی مقاومت نمونه بدون شکاف بررسی و چقرمگی شکست در مدهای I، II و مد ترکیبی I-II محاسبه شد. همچنین برای شکاف‌های بسته نحوه توزیع لغزش در سطح شکاف مورد بررسی قرار گرفت و نمودار توزیع جابجایی برای زاویه‌های مختلف انحراف شکاف نسبت به راستای بارگذاری در سطح شکاف ترسیم شد. این نمودارها تطابق خوبی با نمودارهای توزیع لغزش به‌دست آمده از مطالعه بر روی سطح گسل‌های واقعی نشان می‌دهند.
