عنوان پایان‌نامه
استخراج ضرایب شدت تنش مود ترکیبیI وII در مواد هدفمند به کمک توابع وزنی
- رشته تحصیلی
- مهندسی مکانیک طراحی کاربردی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: 3336;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 76550;کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: 3336;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 76550
- تاریخ دفاع
- ۲۰ شهریور ۱۳۹۵
- دانشجو
- حسن میراحمدی شلمزاری
- استاد راهنما
- ناصر سلطانی
- چکیده
- در این پایان‌نامه روش تابع وزنی برای پیش‌بینی ضرایب شدت تنش ترک در ماده‌ی هدفمند و تحت شرایط مود مرکب پیاده‌سازی شده است. برای محاسبه‌ی ضرایب شدت تنش مرجع از روش عددی استفاده‌شده است. ازآنجایی‌که نرم‌افزارهای متداول اجزا محدود مستقیماً قادر به محاسبه ضرایب شدت تنش در مواد دارای گرادیان خواص نمی‌باشند، با بهره‌گیری از جابه‌جایی‌های گره‌ای استخراج‌شده از حل اجزا محدود از روش انتگرال J_k ضرایب شدت تنش محاسبه می‌شود. در تحقیق حاضر توابع وزنی برای سه هندسه‌ی ساخته شده از مواد هدفمند یعنی استوانه با ترک شعاعی، صفحه با ترک لبه‌ای و صفحه با ترک مورّب استخراج و دقت آن‌ها در تخمین ضرایب شدت تنش تحت بارگذاری‌های مختلف بررسی شده است. این کار برای پروفیل‌های گرادیان خواص، متغیرهای هندسی (شامل طول ترک، نسبت شعاع و زاویه‌ی ترک) و توابع وزنی با تعداد جملات مختلف، تکرار شده است. میانگین درصد خطای نسبی در پیش‌بینی ضرایب شدت تنش به کمک توابع وزنی سه‌جمله‌ای در بدترین حالت 2.88% برای مود اول و 6.96% برای مود دوم مشاهد شده است. برای توابع وزنی چهارجمله‌ای این مقادیر 2.44% برای مود اول و 4.94% برای مود دوم می‌باشد. این اعداد نشان‌دهنده توانایی قابل‌قبول روش تابع وزنی در تخمین ضرایب شدت تنش مود مرکب است. بنابراین می‌توان گفت که روش تابع وزنی روشی ساده و کارا در پیش‌بینی ضرایب شدت تنش مود مرکب در مواد هدفمند می‌باشد.
- Abstract
- In the present work the weight function method is implemented to predict SIFs of mixed mode cracks in FGMs. Numerical method is used to calculate reference SIFs. Since common finite element software, can not directly calculate stress intensity factors in the properties gradient materials, using the nodal displacements extracted from finite elements solution and J_k integral method, the SIFs are calculated. Weight functions for the three geometries, FG cylindrical with radial cracks, FG plate with edge crack and FG plate with incline crack were determined and their accuracy in predicting SIFs were investigated. The process for different gradient profiles of properties, geometric variables (including crack length, radius ratio and angle) and weigh functions with a different number of terms, repeated. The average of percentage relative error in estimating SIFs by using weight functions of three terms at worst, 2.88% in mode I and 6.96% in mode II was observed. For four terms weight functions, these values are 2.44% and 4.94% in mode I and II respectively. This results represent the ability of the weight function method in estimating mixed mode SIFs. So it can be concluded that the weight function is a simple and efficient method to predict the mixed mode SIFs in FGMs. Keywords: Functionally grade materials; FGMs; Weight function method; J_k integral; Stress intensity factor; Mixed mode crack; FG cylinder; FG plate; Finite element method
