ضرایب شدت تنش مود ترکیبی در ترک موازی با لبه یک نیم صفحه، تحت بارگذاری یکنواخت

اگر ترک مرکزی در یک صفحه بی نهایت بزرگ تحت بارگذاری یکنواخت (ترک گریفیث)، به یکی از لبه های اعمال بار نزدیک شود، تبدیل به ترک زیرسطحی می شود. ترک های زیرسطحی، در سازه هایی که در معرض پدیده خستگی تماس غلتشی قرار دارند، ایجاد می شوند. در این مطالعه، ابتدا با استفاده از مدل سازی اجزامحدود، ضرایب شدت تنش ترک گریفیث تحت کشش و برش یکنواخت محاسبه و با خطای کمتر از ۰.۱% صحه گذاری گردیده است. سپس، با نزدیک نمودن ترک به یکی از لبه های موازی صفحه، ضرایب شدت تنش مود ترکیبی ترک زیرسطحی به ازای عمق های مختلف تعیین شده است. عدم تقارن هندسی نسبت به سطح ترک و کوپلینگ مودهای شکست، موجب بروز مودهای برشی و کششی قابل ملاحظه برای ترک زیرسطحی به ترتیب تحت بارهای کششی و برشی می گردد. با کاهش عمق ترک، کوپلینگ مودهای شکست افزایش می یابد تا جایی که در نسبت طول به عمق ۲۰ برای ترک، ضرایب شدت تنش ناشی از این پدیده، ۶۹% ضرایب شدت تنش مودهای اصلی می شوند. همچنین، با برازش دقت بالای تابع درجه سه بر ضرایب شدت تنش مود ترکیبی محاسبه شده، چهار ضریب شکل برای مودهای کششی و برشی ناشی از کشش و برش یکنواخت ترک زیرسطحی ارائه شده است. روابط صریح ارائه شده برای ضریب شدت تنش، برای استفاده سریع و راحت توسط مهندسان بسیار مفید خواهد بود. مقادیر به دست آمده از این روابط، حتی برای بارگذاری های غیریکنواخت نیز می تواند تقریب خوبی از ضرایب شدت تنش باشد (به خصوص برای طول ترک های کوتاه که تغییرات بار روی آن ها نمی تواند چندان زیاد باشد).

کلیدواژه ها:

Stress intensity factor ، Griffith crack ، Subsurface crack ، Coupling of the fracture modes ، Geometry correction factor ، ضریب شدت تنش ، ترک گریفیث ، ترک زیرسطحی ، کوپلینگ مودهای شکست ، ضریب شکل