عنوان پایان‌نامه
تخمین میزان باربری قطعات نرم دارای شیار U شکل با رفتارالاستیک-پلاستیک به کمک معیارهای تردد
- رشته تحصیلی
- مهندسی هوافضا - سازمان های هوافضایی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه دانشکده علوم و فنون نوین شماره ثبت: 284927;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 69404
- تاریخ دفاع
- ۱۴ تیر ۱۳۹۴
- دانشجو
- رسول حبیبی
- استاد راهنما
- علیرضا ترابی
- چکیده
- چکیده شیارها به طور گسترده در قطعات و سازه¬های مهندسی وجود دارند. شیارها، به خصوص شیارهای U و V شکل نقش تعیین کننده¬ای در کارکرد قطعات، نظیر اتصال قطعات، انتقال نیرو و ... داشته و از سوی دیگر، موجب تمرکز تنش در اطراف خود می¬شوند که ممکن است سبب ایجاد ترک در آن ناحیه ¬گردد. این موضوع می تواند موجب کاهش ظرفیت تحمل بار قطعه در شرایط بارگذاری استاتیک و مونوتونیک شده و همچنین، کاهش عمر خستگی قطعه در شرایط بارگذاری تکرار شونده را در پی دارد. تحلیل شکست مواد نرم در مقایسه با مواد ترد از پیچیدگی بالاتری برخوردار است، چراکه تغییر فرم در مواد نرم از نوع الاستیک – پلاستیک بوده و رشد ترک در این مواد، بر خلاف مواد ترد، پایدار و غیر ناگهانی رخ می¬¬دهد. در این پایان نامه، به منظور پیش بینی ظرفیت باربری قطعات دارای شیار U شکل از جنس مواد نرم با رفتار الاستیک - پلاستیک، با استفاده از مفهوم ماده معادل ، دو معیار شکست ترد حداکثر تنش محیطی شیار و تنش متوسط شیار برای این نوع شیار فرمول بندی شده و نتایج حاصله به صورت نمودارهای شکست و زاویه شروع شکست برحسب ضرایب شدت تنش شیار ارائه گردیده است. سپس، به منظور بررسی اعتبار معیارهای ارائه شده، تعدادی آزمایش شکست بر روی نمونه¬های مستطیلی دارای شیار U شکل و از جنس آلومینیوم آلیاژی Al 6061-T6، در حالت بارگذاری مد یک I و مد ترکیبی I/II انجام گرفته و نهایتاً، به کمک نتایج حاصل از آزمایش¬های شکست، معیارهای ارائه شده مورد ارزیابی قرار گرفتند. از مقایسه نتایج تئوری و تجربی مشخص گردید که هر دو معیار ارائه شده، چقرمگی شکست شیار و زاویه شروع شکست در شیار Uشکل را با دقت خوبی پیش بینی می¬نمایند.
- Abstract
- Abstract Notches are widely used in engineering components and structures. They, especially, U and V-shaped ones have important roles in the functioning of components, such as connecting parts, transmitting load etc. on the other hand, stress concentration around notches may cause crack(s) from the notch border that can reduce the load-carrying capacity of components in static and monotonic loading conditions and further, fatigue life reduction in repeated loading conditions. The analysis of the fracture behavior of ductile materials is generally more complex than that of brittle materials because of their elastic-plastic deformations leading to stable crack growth. In this thesis, in order to predict the load carruing capacity of U-notched components made of ductile material obeying elastic-plastic behavior using the Equivalent Material Concept (EMC), two brittle fracture criteria, namely the maximum tangential stress (MTS) and the mean-stress (MS) criteria were developed. The results were presented as the fracture curves and the curves of fracture initiation angle in terms of of the notch stress intensity factors (NSIFs). Then, to verify the validity of the proposed criteria, several fracture tests were carried out on U-notched rectangular plates made of aluminium alloy Al 6061-T6 under mode I and mixed- mode I/II loadings. Making a comparison between the experimental and theoretical results, it was found that both the criteria could predict well the notch fracture toughness as well as the fracture initiation angle. Keywords: U-shaped notch; Elastic-plastic fracture mechanics; Equivalent Material Concept (EMC); Ductile materials; Brittle fracture; Ductile fracture; Maximum tangential stress (MTS) criterion; Mean-stress (MS) criterion; Notch fracture toughness
