مطالعه توزیع ناحیه پلاستیک نمونه ترک دار با سوراخ مرکزی دایره ای

تحلیل رفتار رشد ترک و شکل گیری ناحیه پلاستیک از مباحث اساسی در مکانیک شکست و طراحی سازه های مقاوم و ایمن محسوب می شود. در نمونه هایی که دارای ناپیوستگی های هم مرکز مانند سوراخ هستند، توزیع تنش و کرنش در اطراف نوک ترک به شدت تحت تاثیر هندسه قرار می گیرد و در نتیجه، پیش بینی دقیق ناحیه پلاستیک اهمیت بیشتری می یابد. در پژوهش حاضر، رفتار ناحیه پلاستیک در نمونه ای با سوراخ مرکزی دایره ای و ترک دوطرفه، تحت بارگذاری کششی تک محوره، به صورت عددی بررسی شده است. برای این منظور، هندسه نمونه مدل سازی و تحلیل المان محدود برای آلیاژ آلومینیوم ۷۰۷۵ انجام شده است. اثر طول ترک اولیه بر شکل، اندازه و نحوه گسترش ناحیه پلاستیک و توزیع تنش مورد مطالعه قرارگرفته است. نتایج نشان می دهد که افزایش طول ترک اولیه موجب رشد سریع تر ناحیه پلاستیک در جهت لبه پایینی نمونه شده و شکل ناحیه پلاستیک از حالت اولیه تقریبا مثلثی به فرم لوبیایی نامتقارن تبدیل می شود. همچنین مقایسه تحلیل عددی با روابط تئوریک نشان می دهد که مدل های کلاسیک مبتنی بر فرض دایروی بودن ناحیه پلاستیک قادر به بازنمایی دقیق رفتار واقعی در هندسه های دارای سوراخ مرکزی نیستند. بدین ترتیب، تحلیل عددی نقش تعیین کننده ای در پیش بینی صحیح مکانیسم شکست و طراحی ایمن قطعات دارای تمرکز تنش دارد. یافته های این تحقیق می تواند در بهبود روش های ارزیابی شکست، انتخاب پارامترهای مناسب در تحلیل های سازه ای و افزایش قابلیت اطمینان اجزای مهندسی مورد استفاده قرار گیرد.

کلیدواژه ها:

اندازه ناحیه پلاستیک ، طول ترک ، تحلیل اجزای محدود ، مکانیک شکست