فریبرز نصیری فرد

تاریخ انتشار : Publish : نسخه قابل چاپ Print

 


 

پایان نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد

مهندسی مکانیک گرایش طراحی کاربردی

 


عنوان:

اثرنوع و ابعاد ناحیه تمرکز تنش بر ایجاد و رشد شبه استاتیکی ترک درمواد فلزی تحت مودترکیبی ɪ/ɪɪ

 

استاد راهنما:

دکتر رحمن سیفی

اساتید داور:

دکتر غلامحسین مجذوبی

دکترامیر حسین محمودی

 

نگارش:

فریبرز نصیری فرد

زمان:

یکشنبه 10/11/95 ساعت 18

مکان:

آمفی تئاتر دانشکده

 

 

چكيده:

شیارها در قطعات و ساختارهای مهندسی برای نیازهای طراحی خاص به کار می­روند. شکل­های متنوع شیارها می­تواند در المان­های ساختاری که تعداد زیادی از آنها   O، U وV شکل هستند، دیده شود. برخلاف ترک­ها و عیوب، که برای قطعات مضر هستند، شیارها می­توانند به طور همزمان مفید و مضر باشند. در کنار سودمندی، شیارها ممکن است به دلیل تمرکز تنشی که در همسایگی آن ایجاد می­شود و نتیجه­اش شروع ترک از لبه شیار است، برای یک ساختار مهندسی مضر باشند. در تحقیق پیش­رو، تأثیر هندسه­ و ابعاد مختلف شیارهای موجود در ورق بر ظرفیت حمل بار قطعه، نقطه و زاویه شروع شکست و رشد ترک از مرز شیار به صورت تجربی، تئوری و عددی بررسی شده است. آزمایش­ها به دو سری نمونه­های شیاردار و نمونه­­های شیاردار با پیش­ترک تقسیم شدند. برای سری اول نمونه­ها چندین ورق نازک مستطیلی ساخته شده از آلومینیم 7075-T6 و ضعیف شده توسط شیارهای U شکل و V شکل نوک گرد با ابعاد متفاوت برای شکست مود ترکیبی ??/???? آزمایش شد و ظرفیت حمل بار و زاویه شروع شکست به طور آزمایشگاهی ثبت شد. سپس مفهوم مواد معادل با هدف برابر گرفتن مواد نرم با مواد ترد از نقطه نظر چگالی انرژی کرنشی، در ارتباط با معیارهای شکست ترد، ماکزیمم تنش مماسی و تنش متوسط برای پیش­بینی نتایج آزمایشگاهی استفاده شد. با وجود رفتار مکانیکی مواد، دقت هر معیار شکست اساسا بستگی بر شکل شیار و از این رو، بر توزیع تنش اطراف مرز شیار داشت. مقایسه کمی نتایج آزمایشگاهی چقرمگی شکست با پیش­بینی­های تئوری تحت شرایط مود ترکیبی، درصد خطای بین نتایج تجربی و تئوری برای معیارهای VMTS-EMC و VMS-EMC به ترتیب 9/5 درصد و 5/2 درصد و برای معیارهای UMTS-EMC وUMS- EMC به ترتیب 2 درصد و 5/5 درصد نشان داد. با استفاده از چنین معیارهایی، مهندسین به انجام تحلیل­های الاستیک_ پلاستیک برای تخمین شکست مود ترکیبی قطعات نرم شیار­دار نیاز ندارند. محل شروع ترک با استفاده از معیار بیشینه تنش مماسی بررسی و پیش­بینی شد و صحت این روش با نتایج آزمایشگاهی تایید شد. در سری دوم آزمایش­ها جهت بررسی مسیر رشد ترک، ابتدا جهت ترک­دار کردن نمونه­های شیاردار برای هندسه­های مختلف شیار، ترک­هایی از نوک شیار به طول mm6/0 با توجه به نقطه و زاویه شروع ترک بدست آمده، ایجاد شد سپس برای بررسی عددی مسیر رشد ترک از روش گام به گام  که متکی بر معیار بیشینه تنش مماسی است، استفاده شد. معیار بیشینه تنش مماسی پیش­بینی دقیقی از مسیر رشد ترک ارائه می­دهد. در رشد ترک سهم ضریب شدت تنش مود یک در شعاع شیار کمتر ، زاویه دهانه شیار و زاویه مود ترکیبی شیار کوچکتر، بیشتر بود و ترک سریع­تر به سمت مود یک پیش رفت.

 

واژه­های کلیدی:  شکست نرم، رشد ترک، مفهوم مواد معادل، شیار U، شیار V

 

Abstract:

   Notches are employed in engineering components and structures because of their special design requirements. Various shapes of notches can be seen in structural elements that a large number of which are V, U and O-shaped. Unlike cracks and defects which are all harmful for components, notches can be simultaneously useful and harmful. Beside their usefulness, notches may be harmful for an engineering structure because they concentrate stresses at their neighborhood which may result in crack initiation from the notch border. In the present study, The effect of the geometry and dimensions of different notches in the sheet on load-carrying capacity of the component, point and fracture initiation angle and crack growth from the notch border, has been experimentally, theoretically and numerically investigated. The tests were divided in two series of the notched specimens and notched specimens with pre-crack. For the first series of specimens several rectangular thin sheets made of Al 7075-T6 and weakened by U and blunt V notches With different dimensions were tested for mixed mode I/II fracture, and the load-carrying capacity and the fracture initiation angles were experimentally recorded. Then, the Equivalent Material Concept (EMC), is utilized with the aim to equate a ductile material with a virtual brittle material from the viewpoint of strain energy density was utilized in conjunction with the maximum tangential stress (MTS) and the mean-stress (MS) mixed mode brittle fracture criteria to predict the experimental results. Despite the mechanical behavior of material, the accuracy of each failure criterion depends basically on the notch feature and hence on the stress distribution around the notch border. Quantitative comparison the experimental results of the notch fracture toughness with the theoretical predictions under mixed mode I/II loading conditions show that error percent between the theoretical and experimental results for the VMTS-EMC and VMS-EMC criteria are approximately 5.9% and 2.5%, respectively and for the UMTS-EMC and UMS-EMC criteria are approximately 2% and 5.5%, respectively. By using such criteria, engineers do not require to perform elastic-plastic analysis for estimating mixed mode I/II failure of notched ductile components. The location of crack initiation by using the maximum tangential stress criterion was investigated and was predicted and accuracy of this method was confirmed by the experimental results. In the second series of experiments to study crack growth path, first to cracked up the notched specimens for different geometries of the notch, cracks from tip of the notch with The length of 6 mm According to obtained point and crack initiation angle was created then to Investigate the numerical crack growth path, the incremental method that relies the maximum tangential stress criterion was used. The maximum tangential stress criterion accurately predicts crack growth path. At the crack growth the role of mode I stress intensity factor in smaller notch radius, smaller notch Opening angle and smaller notch Mixed mode angle was more and the crack moved faster to ward mode I.

 

Key Words: ductile fracture, crack growth, Equivalent Material Concept, U-notch, V-notch

 

1- مشخصات فردي

 

تاریخ تولد :1368

نام : فریبرز

 نام خانوادگی: نصیری فرد

 

محل تولد: تالش

نام پدر : منصور

تلفن تماس: 09118856918

نشانی محل سکونت: تالش- خیابان دکتر مفتح-کوچه میناری

پست الکترونیکی: fariborzosnamari@yahoo.com

تلفن تماس ضروری: 09118856918

 

 

 

 

2- سوابق تحصيلي :

معدل

 

 

 

کشور/ شهر محل تحصیل

نام واحد آموزشی

مدت تحصیل

گرایش

رشته تحصیلی

مقطع تحصیلی

تا

از

18/16

تالش

طالقانی

87

86

 

ریاضی

دیپلم

22/16

رشت

موسسه غیرانتفاعی جابربن حیان

92

88

جامدات

مکانیک

لیسانس

16

همدان

بوعلی سینا

95

93

طراحی کاربردی

مکانیک

فوق لیسانس

 

 

    3-  عـلائـــق:

 

فوتبال- مراسم های مذهبی- سینما و فیلم