The mixed mode fracture mechanics in a hole plate bonded with two dissimilar plane
محورهای موضوعی : فصلنامه شبیه سازی و تحلیل تکنولوژی های نوین در مهندسی مکانیکمحمد رحیم ترشیزیان 1 , حسین اندرزجو 2
1 - استادیار،گروه مکانیک، واحد مشهد، دانشگاه آزاد اسلامی، مشهد،ایران.
2 - کارشناس ارشد، گروه مکانیک، واحد مشهد، دانشگاه آزاد اسلامی، مشهد،ایران.
کلید واژه: Stress intensity factor, Mixed mode fracture, hole-edge cracks, Franc software, Casca software,
چکیده مقاله :
In the present research, the mixed-mode fracture mechanics analysis in a plate with central hole under tensile loading is considered. It is assumed that a plate containing two symmetrical hole-edge cracks is bonded with two dissimilar planes. The stress intensity factors at the crack tips are calculated. The problem is modeled in Casca software and this model is analyzed with Franc software. The effects of various factors such as hole diameter, crack length, angle of crack and material properties of plates have been investigated on stress intensity factors. The stress intensity factors increases with increasing crack length. Also, the stress intensity factors increases with the increase of hole diameter. For a certain amount of for small crack lengths the effect of cracks length on variation of stress intensity factors is more than the hole diameter but for large crack lengths the effect of hole diameter on variation of stress intensity factors is more than the cracks length.
در این تحقیق تعیین ضرایب شدت تنش مود ترکیبی در یک صفحه دارای سوراخ مرکزی مورد بررسی قرار گرفته است. فرض شده که سه صفحه با جنس های متفاوت به هم متصل شده است و صفحه میانی دارای یک سوراخ مرکزی است. ضرایب شدت تنش برای یک جفت ترک که از روی محیط سوراخ دایره ای به سمت بیرون سوراخ امتداد پیدا کرده، محاسبه شده است. برای تعیین ضرایب شدت تنش از نرم افزار فرانک استفاده شده است. ابتدا مسئله در محیط نرم افزار کاسکا مدل سازی شده و با انتقال مدل به نرم افزار فرانک ضرایب شدت تنش بدست آمده است. اثر عوامل مختلف نظیر قطر سوراخ، طول ترک، زاویه ترک و جنس صفحات بر ضرایب شدت تنش بررسی شده است. با افزایش طول ترک و همچنین افزایش قطر سوراخ مقدار ضریب شدت تنش افزایش می یابد. برای ترک های با طول کوچک ضریب شدت تنش وابستگی بیشتری به طول ترک دارد تا قطر سوراخ، اما با افزایش طول ترک اثر قطر سوراخ بر ضریب شدت تنش بیشتر می گردد.
[1] Yan x., A numerical analysis of cracks emanating from an elliptical hole in 2-D plate, Journal of Mechanic Research, Vol. 25, 2005, pp. 142-153.
[2] Cirello A., Furgiuele F., Mletta C., Pasta A., Numerical simulation and experimental measurements of the stress intensity in perforated plates, Journal of Engineering Fracture Mechanic Research, Vol. 75, 2008, pp. 4383-4393.
[3] Chakherlou T.N., Abazadeh B., Vogwell j., The effect of bolt clamping force on the fracture strength and the stress intensity factor of a plate containing a fastener hole with edge cracks, Journal of Engineering Failare Analysis Research, Vol. 16, 2009, pp. 242-253.
[4] Zhao J., Xie L., Liu j., Zhao Q., A method for stress intensity factor clacuation of infinite plate containing multiple hole-edge craks, International Journal of Fatigue Research, Vol. 35, 2012, pp. 2-9.
[5] Torshizian M.R., Kargarnovin M.H., Anti plane shear of an arbitrary oriented crack in a functionally graded strip bonded with two dissimilar half planes. Theoretical Applied Fracture Mechanics, Vol. 54, 2010, pp. 180-188.
[6] Torshizian M.R., Kargarnovin M.H., The mixed mode fracture mechanics analysis of an embedded arbitrary oriented crack in two dimensional functionally graded material plate, Archive Applied Mechanics, Vol. 84, 2014, pp. 625-637.
[7] Evans R., Clarke A., Gravina R., Heller M., Stewart R., Improved stress intensity factor for selected configurations in cracked plates. Journal of Engineering fracture Mechanic Research, Vol. 127, 2014, pp. 296-312.
[8] Torshizian M.R., Mode III stress intensity factor in two dimensional functionally graded material with lengthwise linearly varying properties. Archive Applied Mechanics, Vol. 85, 2015, pp. 2009-2021.
[9] Long X., Delale F., The mixed mode crack problem in an FGM layer bonded to a homogeneous half-plan. International Journal of Solids Structures, Vol. 42, 2005, pp. 3897-3917.
[10] Sladek J., Sladek V., Zhang C., An advanced numerical method for computing elastodynamic fracture parameters in functionally graded materials. Computational Materials Science, Vol. 32, 2005, pp. 532-543.
[11] Hsu W.H., Chue C.H., Mode III fracture problem of an arbitrarily oriented crack in an FGPM strip bonded to a homogeneous piezoelectric half-plane. Meccanica, Vol. 44, 2009, pp. 519-534.
[12] Dowling N.E., Mechanical Behavior of Materials engineering methods for deformation fracture and fatigue, 2014, Prentice Hall. Englewood Cliffs.
[13] Gdoutos E.E., Fracture Mechanics an Introduction, 1993, Kluwer Academic publisher.
[14] Anderson T.L., Fracture mechanics fundamentals and applications, 1994, CRC Press LLC. Boca Raton
