عنوان پایان‌نامه
بررسی شکست ترد در شیارهای v شکل با سوراخ انتهایی تحت بارگذاری مرکب کششی/برشی
- رشته تحصیلی
- مهندسی هوافضا - سازمان های هوافضایی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 64459;کتابخانه دانشکده علوم و فنون نوین شماره ثبت: 92
- تاریخ دفاع
- ۲۵ شهریور ۱۳۹۳
- دانشجو
- شهاب امینی نژاد
- استاد راهنما
- محمدحسین صبور, علیرضا ترابی
- چکیده
- شیارها به طور گسترده در قطعات و سازه های مهندسی کاربرد دارند. در شیارهای V شکل، به سبب تمرکز تنش زیادی که در نزدیکی نوک شیار وجود دارد، معمولاً ترک هایی در آن ناحیه ایجاد می گردد. در قطعات و سازه های مهندسی ترد و شبه ترد، وجود این ترک ها بسیار خطرناک است، چرا که به سبب ماهیت ترد این مواد، رشد ترک در آنها بسیار سریع بوده، شکست به صورت ناگهانی رخ می دهد و می تواند صدمات شدیدی به مجموعه وارد نماید. به منظور پیشگیری از شکست ترد، فرآیند تعمیراتی برای قطعه شیاردار ترک خورده، مد نظر قرار می گیرد. در ترک هایی با طول کوتاه، غالباً سوراخی به مرکزیت نوک شیار V شکل ایجاد می کنند که این سوراخ، ضمن برداشتن ترک از نوک شیار، هندسه شیار اولیه را به صورت شیار V شکل با سوراخ انتهایی (شیار VO شکل ) تغییر می دهد. به سبب تغییر هندسه ی ایجاد شده در شیار اولیه، ظرفیت تحمل بار قطعه نیز تغییر خواهد کرد. لذا ضروری است که استحکام شیار جدید در برابر بارهای وارده مورد ارزیابی مجدد قرار گیرد تا ایمنی سازه تضمین شود. در این پایان نامه، به منظور پیش بینی استحکام شکست سازه های دارای شیار V شکل با سوراخ انتهایی، دو معیار شکست حداکثر تنش محیطی شیار و تنش متوسط شیار (برای این نوع شیارها) فرمول بندی شده، نتایج حاصله به صورت نمودارهای شکست و زاویه شروع شکست، ارائه شده اند. سپس، به منظور سنجش دقت معیارهای ارائه شده، تست های شکست بر روی نمونه های دیسک برزیلی دارای شیار مرکزی V شکل با سوراخ انتهایی و از جنس PMMA، در حالت بارگذاری مد ترکیبی I/II انجام گرفته است. نهایتاً به کمک نتایج حاصل از آزمایش های شکست، معیارهای ارائه شده مورد ارزیابی قرار گرفتند. از مقایسه نتایج تئوری و تجربی مشخص شد که هر دو معیار ارائه شده، چقرمگی شکست شیار و زاویه شروع شکست در شیارهای VO شکل را با دقتی قابل قبول پیش بینی می نمایند. کلمات کلیدی: شیار V شکل با سوراخ انتهایی (شیار VO شکل)، شکست ترد، معیار حداکثر تنش محیطی شیار، معیار تنش متوسط شیار، چقرمگی شکست شیار.
- Abstract
- Notches are widely used in engineering components and structures. Dealing with V-notches, because of the presence of high stress concentration near the notch tip, cracks usually appear in this region. In the components and structures made of brittle and quasi-brittle materials, because of the brittleness, the initiated cracks may grow very fast and lead to sudden fracture. Therefore, in order to prevent the notched components from brittle fracture, some appropriate repairing methods are considered. For cracks with small length, a circular hole is usually drilled at the V-notch tip with the radius of normally equal to the crack length. This hole removes the crack from the notch tip and also changes the initial notch geometry (i.e. V-notch) to a V-notch with end hole (VO-notch). Because of changing the initial notch feature, the stress concentration around the notch also changes and thus, the load-carrying capacity of the VO-notched component would be different from that of the V-notched one. Therefore, in order to assure the safety of the repaired structure, it is necessary to assess the strength of the new notch against the applied loads. In this thesis, for predicting the fracture toughness of VO-notched structures, two fracture criteria, namely the maximum tangential stress (MTS) and the mean stress (MS) were developed. The results were presented as the fracture curves and the curves of fracture initiation angle. To verify the accuracy of the criteria, extensive fracture tests were conducted on the Brazilian disk specimens containing central VO-notch and made of PMMA under mixed mode I/II loading conditions. 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: V-notch with end hole (VO-notch); Brittle fracture; Maximum tangential stress (MTS) criterion; Mean stress (MS) criterion; Notch fracture toughness
