در پژوهش حاضر، ابتدا تعداد 48 آزمایش شکست بر روی نمونه های آزمایشگاهی دیسک برزیلی دارای شیار مرکزی V شکل با سوراخ انتهایی از جنس پلیمر شبه ترد پلی متیل متاکریلات زیر بارگذاری ترکیبی کشش- برش و برای نسبت های ترکیب مختلف از کشش و برش انجام و بار شکست و زاویه شروع شکست از مرز شیارهای V شکل به صورت تجربی اندازه گیری شد. سپس، دو معیار شکست ترد بر مبنای مفاهیم تخریب حداکثر تنش محیطی (MTS) و تنش متوسط (MS) به منظور پیش بینی بار شکست و زوایای شروع شکست نمونه های پلیمری توسعه یافته و نتایج آنها در قالب نمودارهای شکست و زاویه شروع شکست ارائه شد. مقایسه نتایج تئوری با نتایج تجربی نشان داد که هر دو معیار با دقت بالایی قادر به پیش بینی چقرمگی شکست و زوایای شروع شکست در نمونه های پلیمری، به ازای ترکیب های مختلف کشش و برش بوده و نتایج هر دو معیار، تقریبا منطبق بر یکدیگر است.

لطفا برای مشاهده چکیده به متن کامل (PDF) مراجعه فرمایید.

در این کار، طیف انرژی الکترون ها و حفره های سیم های کوانتمی با سطح مقطع V شکل با پهنای شیار متغیر به صورت تحلیلی محاسبه شده است. این پژوهش در ادامه کار اینوشیتا و همکاران او است، که در آن، خواص نانوسیم های V شکل با شیار ثابت را مطالعه و بررسی کرده اند. برای اصلاح ساختار سیم، از معادلات پیشنهادی در مقاله اینوشیتا و همکاران در خصوص سیم های کوانتمی با سطح مقطع V شکل ولی با پهنای شیار متغیر استفاده شده است. یک پتانسیل موثر جدید با توجه به شکل سطح مقطع این نانوسیم معرفی کردیم و با استفاده از آن و در نظر گرفتن مختصات تبدیل یافته مناسب، تابع موج دوبعدی شرودینگر به دو معادله دیفرانسیل یک بعدی تبدیل شد. با استفاده از این دو معادله، مقادیر ویژه (ترازهای انرژی) و همچنین توابع موج متناظر با آن ها برای حامل های بار در نواحی داخلی و بیرونی سیم محاسبه شدند. نتایج با کلیت نتایج تحقیقات قبلی مطابقت خوبی دارند. لازم است ذکر کنیم که به دلیل آنکه سیم های کوانتمی با این ویژگی برای اولین بار ارزیابی شده است، امکان مقایسه عددی بین نتایج این کار با کارهای دیگران وجود ندارد. ولی با توجه به خصوصیت ذاتی این نوع نانوساختارها می توان گفت که نتایج بسیار خوبی حاصل شده است. از جمله آنکه با افزایش انحنای بالای سیم کوانتمی (در شکل (1-a) با نماد (b)) مقدار ویژه انرژی کاهش می یابد که با قواعد کوانتمی سازگاری کامل دارد. نتایج حاصل از این کار برای مطالعه خواص فیزیکی نانوسیم های V شکل که نیاز به محاسبات تحلیلی دارند بسیار باارزش است.

پدیده شکست مکانیکی در مواد پلیمری ترد به طور ناگهانی و بدون هشدار قبلی رخ می دهد. در قطعات صنعتی ساخته شده از پلیمرهای تردی مانند پلکسی گلاس، گاهی شیارهایی ایجاد می شود. این شیارها مکان های مستعدی برای شکل گیری ترک و در نهایت شکست ترد در این ماده پلیمری هستند. در این پژوهش، شیار موجود در یک قطعه آزمایشگاهی از جنس پلکسی گلاس زیر بارگذاری برش خالص قرار گرفت و مقدار چقرمگی شکست شیار و زاویه شروع شکست قطعه از راه آزمایش به دست آمد. قطعات آزمایشگاهی دارای شیار V شکل با نوک گرد بوده و در آنها زاویه شیار و شعاع نوک آن تغییر می کرد. سپس، نتایج حاصل از آزمایش به کمک معیاری که برای پیش بینی شکست در قطعات ترد دارای شیار V شکل با نوک گرد و زیر بارگذاری برشی خالص پیشنهاد شده، مطالعه شد. نتایج به دست آمده بیان گر تطابق خوب معیار نظری و نتایج تجربی است.

مسیر رشد ترک از شیارهای V شکل نوک گرد در نمونه دیسک برزیلی ساخته شده از پلیمر پلکسی گلاس تحت بارگذاری برشی- فشاری به دو صورت تجربی و تئوری مورد بررسی قرار گرفته است. در ابتدا با انجام 18 آزمایش شکست، مسیر تجربی رشد ترک بر روی نمونه دیسک برزیلی دارای شیار V شکل (RV-BD) برای زوایای دهانه شیار مختلف و شعاع نوک شیار 0.5 میلی متر به دست آمده است. سپس با استفاده از دو روش المان محدود توسعه یافته بر مبنای مدل ناحیه چسبناک و روش گام به گام بر مبنای معیار حداکثر تنش محیطی، مسیر رشد ترک پیش بینی شده است. پیش بینی های حاصل از هر دو روش المان محدود توسعه یافته و روش گام به گام و همچنین نتایج آزمایشگاهی نشان می دهند که اگرچه شیار V شکل تحت بارگذاری برشی- فشاری قرار دارد، اما شکست آن در اثر تنش های کششی موجود در لبه شیار آغاز شده و تا مرز خارجی قطعه رشد می کند. تطابق کیفی مسیرهای پیش بینی شده توسط هر دو معیار با مسیر به دست آمده از مشاهدات آزمایشگاهی نشان دهنده توانایی هر دو روش در پیش بینی مسیر رشد ترک، برای شیارهای V شکل تحت بارگذاری برشی- فشاری می باشد.

در تحقیق حاضر آزمایش ضربه شارپی روی نمونه آلومینیوم 7075 با اندازه استاندارد 55×10×10 میلی متر با عمق شیارهای مختلف انجام شده است و انرژی شکست شارپی برای هریک اندازه گیری شده است. نمودارهای نیرو-جابجایی برای نمونه های شارپی با عمق شیارهای مختلف توسط ضربه زن مجهز به کرنش سنج رسم شده است؛ سپس ارتباط بین انرژی شکست شارپی به عنوان تابعی از تغییرات عمق ترک اولیه تعیین گردیده است. با استفاده از این رابطه می توان با داشتن ابعاد هندسی ترک اولیه با احتساب تلرانس های مجاز قیدشده در استاندارد، میزان خطا در اندازه گیری انرژی شکست شارپی آلومینیوم مورد بررسی را تعیین نمود. هم چنین ریزساختار سطح شکست چند نمونه با عمق شیار مختلف مورد بررسی قرار گرفته است. مشاهدات شکست نگاری نشان داده است که مکانیسم های مختلف شکست با تغییر عمق شیار نمونه ها از جمله شکست نرم-ترد، شکست شبه ترد و شکست ترد اتفاق افتاده است. با افزایش عمق شیار شکست تردتر اتفاق افتاده است که به علت افزایش کلیواژ و کاهش دیمپل در سطح شکست می باشد. همچنین با افزایش عمق شیار، انرژی شکست بر اساس رابطه نمایی E=22.857e-0.355a کاهش می یابد، که با استفاده از این رابطه می توان .مقدار دقیق انرژی شکست شارپی را برای هر عمق شیار دلخواه در آلومینیوم 7075 آزمایش شده محاسبه کرد.

لطفا برای مشاهده چکیده به متن کامل (pdf) مراجعه فرمایید.