بررسی تغییرات انتگرال J و چقرمگی شکست Blunt V-notch تحت مود I بارگذاری
Subject Areas : Journal of Simulation and Analysis of Novel Technologies in Mechanical Engineeringفاطمه نوری ازغد 1 , حسن خادمی زاده 2 , احسان براتی 3
1 - کارشناس ارشد، دانشکده مکانیک، دانشگاه آزاد اسلامی واحد خمینی شهر
2 - استادیار، دانشکده مکانیک، دانشگاه آزاد اسلامی واحد خمینی شهر
3 - استادیار، مجتمع مکانیک و هوافضا، دانشگاه صنعتی مالک اشتر
Keywords: انتگرال J, چقرمگی شکست, شیار V شکل, مود I بارگذاری,
Abstract :
امروزه مکانیک شکست در شیارهای U و V شکل مورد توجه محققان قرار گرفته است. محاسبه مقدار بحرانی انتگرال J در سازه های مهندسی برای بررسی شروع رشد ترک از اهمیت بسزایی برخوردار است. این کمیت در شیارها بر خلاف ترک ها، به نوع ماده و ابعاد هندسی وابسته است. بنابراین برای تعیین Jcr، باید برای هر ماده مشخص، در هر عمق و شعاع شیار خاص، آزمایش تجربی انجام شود. در این مقاله برای یافتن معادل‌های جهت محاسبه Jcr در شیار V شکل انحنادار تحت مود I بارگذاری، رابطه‌ای بین انتگرال J و پارامتر شکست دیگری به نام متوسط چگالی انرژی کرنشی استخراج شده است. با استفاده از این رابطه میتوان با مرتبط نمودن Jcr در شیار V شکل انحنادار به JIC در ترک (در همان ماده) و آزمایش بر روی یک ماده دارای ترک و تعیین JIC، مقدار Jcr آن ماده را در هر عمق و شعاع شیار دلخواهی محاسبه نمود. در نهایت تأثیر زاویه شیار، نسبت شعاع حجم کنترل به شعاع شیار و ضریب پوآسون بر مقادیر بی‌بعد انتگرال J و Jcr بررسی گردیده است. نتایج نشان داده است که افزایش زاویه شیار و ضریب پوآسون، باعث کاهش مقدار چقرمگی شکست ولی افزایش نسبت شعاع حجم کنترل به شعاع شیار، باعث افزایش چقرمگی شکست می‌گردد.
[1] Lazzarin P., Zambardi R., A finite volume energy based approach to predict the static and fatigue behavior of components with sharp V-shaped notches, International Journal of Fracture, Vol. 112, 2001, pp. 275-298.
[2] Yosibash Z., Bussiba A.R., Gilad I., Failure criteria for brittle elastic materials, International Journal of Fracture, Vol. 125, 2004, pp. 307–333.
[3] Lazzarin P., Berto F., Some expressions for the strain energy in a finite volume surrounding the root of blunt V-notches, International Journal of Fracture, Vol. 135, 2005, pp. 161-185.
[4] Gómez F.J., Elices, M., Berto F., Lazzarin P., Local strain energy to assess the static failure of U-notches in plated under mixed mode loading, International Journal of Fracture, Vol. 145, 2007, pp. 29–45.
[5] Chen Y.H., Lu T.J., On the path dependence of the J-integral in notch problems, International Journal of Solids and Structures, Vol. 41, 2004, pp. 607-618.
[6] Livieri P., A new path independent integral applied to notched components under mode I loadings, International Journal of Fracture, Vol. 123, 2003, pp. 107-125.
[7] Matvienko Y.G., Morozov E.M., Calculation of the energy J-integral for bodies with notches and cracks, International Journal of Fracture, Vol. 125, 2004, pp. 249-261.
[8] Wang F., Lee H.P., Lu C., Relations between structural intensity and J-integral, Engineering Fracture Mechanics, Vol. 72, 2005, pp. 1197-1202.
[9] Zhu X.K., Joyce J.A., J-resistance curve testing of HY80 steel using SEB specimens and normalization method, Engineering Fracture Mechanics, Vol. 74, 2007, pp. 2263-2281.
[10] Berto F., Lazzarin P., Relationships between J-integral and the strain energy evaluated in a finite volume surrounding the tip of sharp and blunt V-notches, International Journal of Solids and Structures, Vol. 44, 2007, pp. 4621-4645.
[11] Barati E., Berto F., A comparison between rapid expression for evaluation of the critical J-integral in plates with U-notches under mode I loading, Journal of strain Analysis, Vol. 46, 2011, pp. 852–865.
[12] Berto F., Barati E., Fracture assessment of U-notches under three point bending by means of local energy density, Material and design, Vol. 32, 2011, pp. 822-830.
[13] Rice J.R., A path independent integral and the approximate analysis of strain concentration by notches and cracks, Journal of Application Mechanic, Vol. 35, 1968, pp. 379-386.
[14] نوری ازغد، ف،. ارائه روابط تحلیلی و عددی محاسبه چقرمگی شکست (Jcr) در شیارهای V شکل انحناءدار تحت مود I بارگذاری، پایان نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه آزاد اسلامی واحد خمینی شهر، 1392.
