در این تحقیق، به بررسی رفتار شکست و مکانیزم چقرمگی ورق ST44 در حالت تنش صفحه ای با استفاده از روش کار ضروری شکست پرداخته شده است. در این تحقیق از ورق فولاد ST44 برای ساخت نمونه ها استفاده شده است. برای دستیابی به خواص مکانیکی الاستیک- پلاستیک ورق ST44، از نمونه های دنبلی شکل تست کشش استفاده گردید. سپس نمونه های کششی با دو شیار لبه ای عمیق (DENT)، برای انجام آزمون کار ضروری شکست ساخته شدند. نمونه های مورد نیاز در ابعاد180×60 ×2 میلیمتر توسط لیزر برش داده شدند. در قسمت میانی هر نمونه دو شیار به طول 9 تا 19 میلیمتر ایجاد شد که فاصله نوک این دو شیار از یکدیگر طول لیگامنت را ایجاد کردند. پس از انجام آزمون کشش بر روی نمونه ها، مساحت زیر نمودار نیرو- جابجایی برای هر نمونه به دست آمده و به کمک رگرسیون، خطی از نقاط بدست آمده رسم گردید. عرض از مبدأ معادله خط بدست آمده، کار ضروری ویژه ی شکست بوده و برابر kJ/m2 554.92 می باشد. به منظور محاسبه بازشدگی بحرانی نوک ترک و زاویه بحرانی بازشدگی نوک ترک، نمودار ماکزیمم جابجایی بدست آمده از نمودار نیرو- جابجایی برای هر نمونه رسم گردید. از نمودار نیرو- جابجایی رسم شده، بازشدگی بحرانی نوک ترک برای ورق ST44 برابر با δc=2.5285 mm و زاویه بحرانی بازشدگی نوک ترک برابر با Ψc=0.33 rad بدست آمد.

زاویه بحرانی گشودگی نوک ترک به عنوان یک پارامتر مناسب برای ارزیابی چقرمگی خطوط لوله گاز انتقال طبیعی به منظور توقف ترک در نظر گرفته می شود. منحنی نیرو-جابجایی بازتابی جامع از هندسه، خواص مکانیکی و رفتار شکست یک نمونه بارگذاری شده است، بنابراین نتیجه گیری مستقیم زاویه بحرانی گشودگی نوک ترک از این منحنی بسیار سودمند خواهد بود. با ترسیم منحنی های نیرو-جابجایی مقدار حداکثر نیرو برای داده های آزمایشگاهی 209 کیلونیوتن و از طریق مدل سازی کامپیوتری 207 کیلونیوتن به دست آمد. در این مقاله به منظور ترکیب نیرو، جابجایی و تغییر شکل نمونه آزمایش ضربه سقوطی و سپس محاسبه زاویه بحرانی گشودگی نوک ترک، از روش تک نمونه ای ساده شده استفاده شده است. زاویه بحرانی گشودگی نوک ترک به شیب ناحیه رشد ترک پایدار و ضریب دوران پلاستیک وابسته است. در مرحله اول، بر اساس این واقعیت که با افزایش جابجایی در طول رشد ترک در حالت پایدار، نیرو به صورت خطی کاهش می یابد، شیب منحنی نیرو-جابجایی آزمایشگاهی فولاد API X65 در ناحیه رشد ترک پایدار 583/21 به دست آمد. در مرحله دوم، با مدل سازی آزمایش ضربه سقوطی در نرم افزار آباکوس و استفاده از دو روش تنش میزز و تار خنثی، ضریب دوران پلاستیک به ترتیب برابر 5688/0 و 5651/0 محاسبه شد. در نهایت با استفاده از این ضرایب مقدار زاویه بحرانی گشودگی نوک ترک 00/12 و 08/12 درجه تعیین گردید.

سرریزهای نوک اردکی از جمله سازه های کنترل کننده تراز سطح آب در شبکه های آبیاری هستند که همواره مورد توجه مهندسان قرار دارند. به علت وجود رسوبات در شبکه های آبیاری زهکشی، معمولا رسوبات در بالادست این سرریزها تجمع یافته و مشکلاتی در بهره برداری بوجود می آورد. در این تحقیق جهت جلوگیری از تجمع رسوبات، علاوه بر استفاده از بازشدگی در دماغه جلویی سرریز، از بازشدگی ها در بال های جانبی سرریز و صفحات مستغرق نیز استفاده شده است. آزمایش ها در فلومی به طول 12 متر، عرض 6/0 متر انجام شد و از چهار ردیف و دو ستون صفحات مستغرق با ارتفاع های مختلف که نسبت به امتداد دیواره جانبی سرریز عمود بودند، استفاده شد. نتایج نشان داد که صفحات مستغرق با بوجود آوردن جریان ثانویه در کنار بازشدگی های جانبی، تاثیر بسزایی در تخلیه رسوبات بخصوص در نسبت های بالای ( هد آب روی بالا های جانبی سرریز وP ارتفاع سرریز است) دارند. صفحات مستغرق هم ارتفاع سرریز علاوه بر تاثیرگذاری بر افزایش رسوب شویی، باعث افزایش 7 درصدی نسبت آبگذری نیز می شوند. نتایج نشان می دهد که بکارگیری صفحات مستغرق می تواند باعث افزایش 65% در راندمان سرریز (یک منهای درصد رسوبات باقی مانده به درصد نسبت آبگذری ) شود که معرف حداکثرسازی میزان آبگذری و رسوب شویی در یک هد معین آب در بالادست است. برای جلوگیری از تجمع رسوب در بالادست سرریز نوک اردکی، ترکیب بازشدگی جانبی و صفحات مستغرق در مقادیر، 1/0 تا 5/0 پیشنهاد می شود.

فروپاشی در اثر کمانش یک پدیده کاملا معمول در ورق های تحت فشار است. هنگامی که این سازه ها بر اثر گذر زمان دچار نقص هائی همچون خوردگی و ترک می گردد نسبت به وقوع این پدیده حساس می گردد و بار بحرانی آن به میزان قابل توجهی کاهش پیدا می کند. از این رو در این مقاله ورق هایی از جنس آلومینیوم Al 1200 با ترک هایی در قسمتی از ورق در نظر گرفته می شود. اثر زاویه ترک بر روی بار بحرانی کمانش به دو صورت آزمایشگاهی و تئوری محاسبه می شود. آزمایشها با استفاده از دستگاه STM-250 وتحلیل های تئوری با استفاده از نرم افزار آباکوس صورت می گیرد و در نهایت نتایج تئوری و آزمایشگاهی با یکدیگر مقایسه می شوند.

امروزه شکست هیدرولیکی در زمینه­ های مختلف از جمله ازدیاد برداشت، اندازه­ گیری تنش­های برجا، استخراج انرژی زمین گرمایی و برداشت منابع نامتعارف هیدروکربنی مورد استفاده قرار می­ گیرد. با توجه به گستردگی استفاده از این روش، امکان اثردهی معکوس و احتمال ایجاد مخاطرات لرزه­ ای در سطح، بررسی و شناخت کامل این عملیات امری ضروری است. پژوهش­ های عددی، تحلیلی و آزمایشگاهی بسیاری در این زمینه انجام شده است که در آن­ ها وضعیت تنش­ های برجا و تخلخل از مهم­ترین عوامل اثرگذار بر انتشار، بازشدگی و فشار انتشار ترک محسوب می­ شوند. جهت مدل­ سازی عددی در این تحقیق از روش عددی ناپیوستگی جابجایی که یکی از روش­ های با توانایی بالا در مدل­ سازی ناپیوستگی و شکست می­ باشد، استفاده شده است. برنامه­ مورد استفاده بر اساس مکانیک جامدات و مکانیک شکست ایجاد شده است، با اضافه شدن ماژول جریان سیال در این پژوهش کوپل مکانیک سیالات را نیز دربرمی­ گیرد. این قسمت از برنامه توسط روش عددی تفاضل محدود زمان پیش­رو مکان مرکزی ایجاد شده است. در نهایت پس از اعتبارسنجی برنامه بررسی اثرات میدان تنش برجا و تخلخل بر انتشار ترک انجام شده است. جهت مرجعیت یافتن نتایج، پارامترهای مورد بررسی به­ صورت بدون بعد درآمده است. با توجه به نتایج به دست آمده بهترین راستای ایجاد شکست هیدرولیکی در جهت تنش حداکثر می­ باشد. با افزایش اختلاف تنش ­های برجا به فشار تزریق کمتری جهت انتشار ترک نیاز است. در صورت ایجاد ترک با زاویه نسبت به تنش حداکثر، تا زاویه 45 درجه فشار تزریق کمتری جهت انتشار ترک لازم است و ترک پس از چند مرحله رشد به سمت تنش حداکثر منحرف می­ گردد. افزایش تخلخل سازند باعث کاهش مقدار مدول یانگ و ضریب پواسون گشته که در نهایت باعث افزایش بازشدگی ترک در مقادیر بالاتر تخلخل می­شود؛ بنابراین در تخلخل 20 درصد میزان بازشدگی ترک بیش از 2 برابر آن در تخلخل صفر درصد می­ باشد. در صورتی که فاصله منفذ کم­تر از 5/2 برابر نصف طول ترک از نوک ترک باشد، مقدار فاکتور شدت تنش نوک شکست کاهش می­ یابد.

فرآیند شکست قطعات اورتوتروپیک، عموما با پیدایش ناحیه ای تحت عنوان ناحیه آسیب (ناحیه فرآوری شکست) در نوک ترک همراه است. تعیین خواص مکانیکی این ناحیه، می تواند به پیش بینی میزان و یا حتی جهت رشد ترک موجود در قطعات اورتوتروپیک کمک کند. این ناحیه شامل انبوهی از میکروترک ها است که به دلایل متعدد، تحلیل و بررسی فرآیند شکست در این گونه مواد را بسیار دشوار کرده است و از طرفی باعث نوعی مقاومت در ناحیه آسیب می شود که این عامل نیز می تواند در بهبود خواص شکست ماده تاثیر گذار باشد. تاکنون مدل هایی به منظور تعیین خواص مکانیکی این ناحیه ارائه شده است اما به دلیل پیچیدگی های بسیار زیاد این ناحیه، نتایج حاصله به درستی مبین رفتار این ناحیه نبوده است. ضمنا مدل های موجود با روش های نوین تجربی و عددی مقایسه و صحت سنجی نشده است. درتحقیق حاضر مدلی جدید بر مبنای نتایج تجربی و عددی به منظور بررسی خواص مکانیکی ناحیه آسیب در مواد اورتوتروپیک ارائه شده است. این مدل برخلاف مدل های پیشین می تواند با ارائه یک بازه برای مدول الاستیسیته، خواص مکانیکی این ناحیه را برای حالت وجود یا عدم وجود برهم کنش بین میکروترک ها تخمین بزند. همچنین به منظور کارایی بیشتر مدل ارائه شده، این مدل با روش های تجربی و عددی مقایسه و صحت سنجی شد.

تاکنون معیارهای متعددی جهت تخمین شروع شکست در قطعات ترکدار پیشنهاد شده است. در این مقاله به منظور مطالعه شکست در قطعاتی که تحت بارگذاری ترکیبی I, II قرار دارند. از معیار حداکثر کرنش محیطی استفاده می شود. مکانیزم رشد ترک از نوع شکست ترد منظور شده، فرضیات مربوط به مکانیک شکست الاستیک خطی رعایت می گردد. لذا اندازه ناحیه پلاستیک موجود در اطراف نوک ترک ناچیز در نظر گرفته می شود. به منظور محاسبه شرایط بحرانی مربوط به شکست، علاوه بر ترم تکین کرنش دراین مقاله از ترم دوم سری بینهایت کرنش در اطراف نوک ترک نیز استفاده می شود هدف از این تحقیق بررسی اثر این ترم روی زاویه شروع شکست و بار بحرانی شکست در حالت تنش صفحه ای می باشد. نتایج به دست آمده نشان می دهد که ترم دوم سری بینهایت کرنش می تواند تاثیر قابل ملاحظه ای روی شکست ترد در بارگذاری ترکیبی داشته باشد. پاسخ های به دست آمده با نتایج حالت کرنش صفحه ای مقایسه شده، همچنین اثر ضریب پواسون روی زاویه شروع شکست و بار بحرانی شکست مورد مطالعه قرار گرفته است.

در مقاله حاضر به بررسی آزمایشگاهی تشکیل گرداب های سطحی در دهانه آبگیرها برای شرایط مختلف هیدرولیکی پرداخته شده است. در بخش اول این مطالعه، قدرت گرداب های پایدار تشکیل شده در آبگیرهای منفرد برای سه زاویه آبگیری عمودی، °45 و افقی در شرایط مختلف هیدرولیکی اندازه گیری شده است. برای انجام آزمایش های این بخش، از دستگاه سرعت سنج دینامیکی به منظور اندازه گیری سرعت مماسی گرداب استفاده شده است. قدرت گرداب های تشکیل شده در آبگیرها بوسیله عدد بی بعد گردندگی، برای شش عدد فرود و دو عمق استغراق نسبی مختلف ارائه شده است. نتایج نشان داد که با کاهش زاویه آبگیری نسبت به حالت عمود، قدرت گرداب های تشکیل شده کاهش پیدا می کند. قدرت گرداب در آبگیرهای افقی نسبت به آبگیر عمودی بطور میانگین در حدود 31% کاهش پیدا کرده است. بر اساس نتایج بدست آمده رابطه ای به منظور تعیین عدد گردندگی گرداب های تشکیل شده در آبگیر برای هر زاویه آبگیری استخراج شده است. در بخش دیگر این مطالعه، آزمایش ها به منظور تعیین عمق استغراق بحرانی آبگیرهای منفرد انجام شده است. نتایج نشان می دهد که با کاهش زاویه آبگیری نسبت به حالت عمود، عمق استغراق بحرانی آبگیر ها کاهش پیدا می کند، به طوریکه کمترین عمق استغراق بحرانی برای زاویه آبگیری افقی رخ داده است. برای هر زاویه آبگیری معادله ای به منظور پیش بینی عمق استغراق بحرانی برحسب عدد فرود آبگیر ارائه شده است. همچنین نتایج بدست آمده با نتایج محققین دیگر مقایسه شده است که از تطابق خوبی برخوردار است.