بررسی تاثیر نیروی پیش بار اتصال پیچ و مهره بر مقدار فاکتور شدت تنش در حالت مود مرکب شکست

در این مقاله تاثیر نیروی پیشبار (Clamping Force) ناشی از اتصالات پیچ و مهره بر اشاعه ترک جانبی موجود در اطراف سوراخ اتصال به صورت تجربی و تیوری بررسی شده است. نمونه استفاده شده ورقی مستطیل شکل میباشد که سوراخ اتصال در فاصله مشخص از انتهای ترک جانبی بوجود آمده است، به طوریکه با استفاده از دستگاه اصلاح شده آرکان ترک موجود تحت زوایای بارگذاری مختلف از صفر تا 90 درجه به نسبت هر 15 درجه برای ایجاد مود خالص یک، مود خالص دو و مود مرکب داخل صفحه، تحت بار قرار میگیرد. در بررسی تجربی نمونه هایی از جنس PMMA استفاده شده که سوراخی در این مستطیل جهت مونتاژ پیچ ایجاد گشته است. در ادامه سه سری آزمایش برای هر یک از زوایای خاص بارگذاری ترتیب داده شده است. در سری اول نمونه ها بدون اتصال پیچ و مهره در زوایای مختلف تحت بار کششی قرار گرفته و در دو سری بعدی اتصال با گشتاور 7 N. m و 3/5 درون سوراخ مونتاژ شدهاند، که در نتیجه نمونه هایی با دو نیروی پیشبار مختلف بدست می آید. این نمونه ها نیز در زوایای مختلف تحت بار کششی قرار گرفته اند، تا مقدار مقاومت آنها قبل از شکست بدست آید. در حل تیوری نیز از روش المان محدود استفاده شده است، به طوری که نمونه و دستگاه با استفاده از نرمافزار ANSYS برای مدلهایی با شرایط نمونه های تست های عملی شبیه سازی شده و مقدار فاکتور شدت تنش در شرایط نیروهای مختلف پیشبار برای حالت های مود کششی خالص، مود برشی خالص و مود مرکب بدست آمده است. مقایسه نتایج نشان میدهد که اعمال نیروی پیشبار اثر قابل توجهی بر کاهش فاکتور شدت تنش و یا افزایش مقدار مقاومت باقی مانده در نمونه ها دارد که در نتیجه نمونه قابلیت تحمل بارهای کششی بیشتری را داشته و به عبارت دیگر در مقادیر بیشتری از بار اعمالی به قطعه، فاکتور شدت تنش به حد بحرانی شکست میرسد.