بررسی عددی تاثیر تنش های پسماند بر رفتار ترک های سطحی نیمه بیضوی در ورق های آلومینیومی

در این پژوهش رفتار شکست ترک های سطحی نیمه بیضوی در ورق های آلومینیومی سری ۵۰۰۰ با تمرکز بر اثر تنش های پسماند به صورت عددی بررسی شد. با توجه به اینکه وجود ترک و تنش پسماند می تواند یکپارچگی سازه را به طور جدی کاهش دهد تحلیل توامان این دو عامل برای پیش بینی دقیق شکست ضروری است. به این منظور مدل سازی سه بعدی اجزای محدود در نرم افزار ABAQUS انجام و پاسخ نمونه ها در دو حالت دارای تنش پسماند و بدون آن مقایسه گردید. خواص مکانیکی آلیاژ از آزمون کشش مطابق استاندارد ۰۲-ASTM B۵۵۷ استخراج و در مدل لحاظ شد. برای افزایش دقت در ناحیه نوک ترک از شبکه بندی متمرکز و عنکبوتی استفاده شد تا میدان های تنش و کرنش با تفکیک مناسب محاسبه گردد. ارزیابی شکست الاستوپلاستیک با استفاده از انتگرال J به عنوان پارامتر اصلی مکانیک شکست انجام گرفت. تنش های پسماند به کمک شبیه سازی بارگذاری خمش چهار نقطه ای ایجاد و پس از آزادسازی نمونه ها تحت بارگذاری کششی قرار داده شدند. نتایج نشان داد تنش های پسماند کششی نیروی محرکه رشد ترک را افزایش داده و ظرفیت باربری نمونه ها را در ناحیه الاستیک پلاستیک کاهش می دهد. همچنین در بارهای پایین اختلاف معنی داری در مقادیر J مشاهده شد اما با افزایش بار و گسترش ناحیه پلاستیک اثر تنش پسماند کاهش یافته و پاسخ دو حالت به هم نزدیک شد.

کلیدواژه ها:

ترک سطحی نیمه بیضوی ، تنش پسماند ، تحلیل اجزای محدود ، آلیاژ آلومینیوم ۵۰۰۰