دانلود مقاله مقدمه ای بر مکانیک شکست (مناسب برای پروژه درس مکانیک شکست)

مقاله مکانیک شکستدانلود مقاله مقدمه ای بر مکانیک شکست (قابل استفاده برای پروژه درس مکانیک شکست)

عنوان مقاله: مقدمه ای بر مکانیک شکست (Introduction to Fracture Mechanics)
ناشر مقاله: نوشت یار (این مقاله توسط تیم متخصصان نوشت یار ترجمه شده است.)
زبان: فارسی + انگلیسی
محتویات فایل: مقاله لاتین + ترجمه فارسی
تعداد صفحات ترجمه: ۸۴ صفحه

مکانیک شکست چیست؟ مکانیک شکست چه کاربردی دارد؟

مکانیک شکست شاخه ای از علم مکانیک است که به بررسی رشد ترک در مواد می‌پردازد. این بررسی به وسیله روش‌های تحلیلی مکانیک جامدات، و به منظور شناخت عامل محرک رشد ترک و تعیین مقاومت ماده در برابر شکست صورت می‌پذیرد. مکانیک شکست، ابزار مهمی جهت استفاده مکانیکی از مواد و قطعات است و با محاسبه تنش و کرنش مورد بحث در تئوری‌های الاستیسیته و پلاستیسیته، برای عیوب میکروسکوپیک کریستالی، شکست ماکروسکوپیک مواد را پیش بینی می‌کند. هدف از این مقاله ارائه تصویری کلی از پس زمینه تئوری مکانیک شکست با استفاده از تحلیل تنشی است.

مکانیک شکست مجموعه ای از تئوری‌ها است که به تشریح رفتار جامدات و سازه‌های حاوی ناپیوستگی هندسی می‌پردازد. ناپیوستگی‌ها ممکن است به شکل ناپیوستگی های خطی در حالت دو بعدی (مانند ورقه‌ها و پوسته‌ها) و یا ناپیوستگی های سطحی در حالت سه بعدی باشد. امروزه مکانیک شکست به یک شاخه رشد یافته از علم و مهندسی بدل شده و درک ما از رفتار مواد مهندسی را به طور چشمگیری تغییر داده است. یکی از اثرات مهم مکانیک شکست پایه گذاری روش جدیدی در طراحی با عنوان «اصول حد تحمل صدمه» است که امروزه به یک استاندارد صنعتی در زمینه طراحی هواپیماها بدل شده است.

فهرست عناوین مقاله مکانیک شکست :

مبانی اولیه
مقدمه
شکاف‌ها و تمرکز تنش
ترک‌ها و ضریب شدت تنش
تنش و کرنش صفحه ای
تجزیه و تحلیل تنش اجزای ترک خورده
تعادل انرژی در حین رشد ترک
تئوری گریفیث
انرژی آزاد سازی، G، و تسلیم پذیری
حالت‌های بارگذاری مداوم
حالت جابجایی مداوم
بدست آوردن انرژی آزادسازی از تسلیم پذیری
ضریب شدت تنش K
روش انطباق
رابطه بین G و K
تنش تسلیم در سطح ترک
مدل اروین
مدل تسلیم نواری
تنش صفحه ای در مقابل کرنش صفحه ای
اشکال منطقه پلاستیکی
تغییر جای باز شدن ترک
معیار شکست
K به عنوان معیار شکست
استحکام باقیمانده و اندازه بحرانی ترک
منحنی R
بارگذاری حالت ترکیبی : مسیر ترک و شکست
خستگی و پیش بینی طول عمر
معادلات خستگی رشد ترک
اثر نسبت تنش و بسته شدن ترک
بارگذاری با دامنه متغیر
مدل نسل اول و قانون خطی پلمگرن-ماینر
مدل ویلر
اصول حد تحمل صدمه
منابع

علت انتخاب عنوان مکانیک شکست چه بوده است؟

عنوان «مکانیک شکست» از تحقیقاتی که درباره خواص مکانیکی مواد و مکانیک اجسام شکسته شده انجام شد، حاصل شده است. همان گونه که از این عنوان پیداست مکانیک شکست با مفهوم و رخداد شکست سر و کار دارد و پایه گذاری این علم، به رخ دادن تعدادی از حوادث تاریخی مشهور برمی گردد. در ادامه به تعدادی از این حوادث تاریخی اشاره می‌کنیم:

در طول جنگ جهانی دوم چند ۱۰۰ کشتی به شدت شکسته شد. علت این شکست‌ها عواملی چون تغییر از پرچ کردن به جوشکاری، جوشکاری‌های ضعیف اجزای حاوی تمرکز تنش ( مهم‌ترین عامل)؛ و در نهایت انتخاب‌های غلط مواد ترد و شکننده در ساخت و سازها برآورد شده است. از حدود ۲۷۰۰ کشتی ساخته شده در طول جنگ جهانی دوم، تقریباً ۴۰۰ کشتی دچار شکست جدی شدند و حتی بعضی از آن‌ها کاملاً به دو نیم قسمت شدند! حوادث کامت در سال ۱۹۵۴ جرقه تحقیقاتی گسترده درباره علل وقوع این حادثه را زد که این تحقیقات منجر به پیشرفت های زیادی در زمینه های خستگی و شکست شد. در ماه جولای سال ۱۹۶۲ پل کینگز واقع در ملبورن استرالیا، بر اثر عبور یک وسیله نقلیه از آن (که ۴۵ تن بار زده بود)، به طور ناگهانی فرو ریخت که این حادثه به طرز معجزه آسایی هیچ تلفات جانی در بر نداشت.

مکانیک شکست از چند بخش تشکیل می شود؟

مکانیک شکست از دو بخش مکانیک شکست الاستیک خطی (LEFM ) و مکانیک شکست الاستو-پلاستیک (EPFM ) تشکیل می‌شود. LEFM نتایج بسیار خوبی برای مواد ترد-الاستیک مانند فولاد های با مقاومت بالا، شیشه، یخ، بتن و… می‌دهد. هر چند برای مواد شکل پذیر مثل فولاد های کم کربن، فولاد های ضد زنگ، تعدادی از آلیاژهای آلومینیوم و پلیمرها، پلاستیسیته قبل از شکست رخ می‌دهد.
در هر صورت وقتی بار به اندازه کافی کم باشد، مکانیک شکست خطی تقریب خوبی از واقعیت فیزیکی می‌دهد. هدف از این مقاله ارائه تصویری کلی از پس زمینه تئوری مکانیک شکست با استفاده از تحلیل تنشی است.

روش انطباق

از آنجایی که تنش‌ها و جابجایی ها به صورت خطی با ضریب شدت تنش متناسب هستند، روش انطباق برای مسائل ترک نیز صدق می‌کند و این روش ابزاری بسیار مهم برای پیاده سازی مکانیک شکست در مسائل عملی با استفاده از کتاب‌های مرجع می‌باشد. ایده اصلی آن است که تنش‌های ناشی از بارهای مختلف می‌توانند با هم جمع شوند. باید اشاره کنیم که روش انطباق فقط در مواردی صدق می‌کند که جسم تحت بارهای گوناگون ولی از یک مد باشد. برای مثال، تنش‌های سطح ترکت تحت ترکیب کشش و خمش می‌شوند

… مفهوم تشابه برای رشد خستگی ترک مهم است چون اساسی را برای وارد شدن به مکانیک شکست در رشد خستگی ترک مهیا می‌کند. تشابه تکیه دارد بر اینکه شرایط سطح ترک فقط توسط یک عامل بارگذاری مثل ضریب شدت تنش تعریف شود.

… نخستین بار توسط البر (۱۹۷۱) گزارش شد که ضعف الاستیکی ناشی از خستگی چندین نمونه، نشان از یک رابطه دو-خطی داشته که در شکل ۵-۳ آمده است. در بارگزاری های زیاد، ضعف خستگی نمونه مطابق با فرمول‌های استاندارد برای نمونه های ترک دار بدست آمده از مکانیک شکست با فرض بارگذاری یکنواخت، مطابقت دارد؛ اما در بارگذاری های کم، ضعف خستگی نزدیک به ضعف خستگی یک نمونه ترک نخورده است.

اصول حد تحمل صدمه

اصطلاح «تحمل صدمه» دارای معانی متعددی است؛ اما معمولاً اشاره به نوعی اصول طراحی داشته که در آن از تحلیل مکانیک شکست، جهت پیش بینی عمر رشد ترک و شمارش وقفه های بازرسی استفاده می‌گردد.

 

15 هزار تومان – خرید و دانلود فوری فایل کامل این مقاله با ترجمه

 

نوشت‌یار پیشنهاداتی برای شما داره

ارسال یک پاسخ

آدرس ایمیل شما منتشر نخواهد شد.