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

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.

مدل های خرابی متعددی مبتنی بر پیش بینی میزان ظرفیت باربری چندلایه های کامپوزیتی حاوی ترک و شیار، مورد توجه محققین بسیاری در حوزة مکانیک شکست قرار گرفته است. دلیل اهمیت این امر، استفادة بسیار زیاد قطعات کامپوزیتی شیاردار در صنایع هوایی و فضایی در چند دهة اخیر می باشد. در این پژوهش سعی شده است تا با به کارگیری روشی بدیع و درعین حال ساده، که اخیراً توسط نویسندگان این مقاله پیشنهاد شده است، میزان ظرفیت باربری (ظرفیت باربری آخرین لایه) چندلایه های کامپوزیتی حاوی شیار یو-شکل، با لایه چینی های متفاوت، تحت بارگذاری برش داخل صفحه ای (مود دوخالص) بررسی گردد. معیارهای ترکیبی جدید ارائه شده برای اولین بار در حوزة مکانیک شکست مواد ارتوتروپ ارائه شده است. به همین منظور، با استفاده از مفهوم جدیدی به نام مفهوم مادة ایزوتروپ مجازی و ترکیب آن با دو معیار شناخته شده و پرکاربرد در حوزة مکانیک شکست الاستیک خطی به نامهای معیار حداکثر تنش محیطی و تنش متوسط، نتایج حاصل از آزمایش نمونه های چندلایة کامپوزیتی نیم دیسک خمشی حاوی شیار یو-شکل تحت بارگذاری برش داخل صفحه ای، با پیش بینی های تئوری انجام شده مقایسه می گردند. نتایج بدست آمده حاکی از تطابق بسیار خوب تمامی نتایج آزمایشگاهی با نتایج حاصل از تئوری های شکست جدید ترکیبی پیشنهاد شده می باشند.

در این پژوهش مقادیر چقرمگی شکست (KIC) برای چدن نشکن با ساختار زمینه متفاوت در کربن معادلهای مختلف (3/4. 3/3 و 3/2 درصد)، با استفاده از انتگرال J محاسبه شد. جهت حصول ساختارهای مختلف از عملیات حرارتی آنیل، نرماله و آستمپر استفاده شد. آزمایشات بررسی چقرمگی شکست کرنش مسطح همچنین بر اساس استاندارد BS5447 و از نوع خم سه نقطه انجام گرفت. نتایج نشان داد که نمونه های آستمپر شده بالاترین چقرمگی شکست را دارند و در کربن معادل 3/4% چقرمگی شکست نمونه های ریختگی و آنیل شده رقابتی نزدیک با نمونه های آستمپر شده دارند با این وجود در صورتیکه سایر خواص مکانیکی از جمله (سختی، استحکام کششی استحکام تسلیم و …) در کنار چقرمگی شکست مورد نظر باشد، نمونه های آستمپر شده بهترین خواص را ارائه می دهند. همچنین مقایسه نتایج حاصل از آزمایش کرنش مسطح بر اساس استاندارد BS5447 و انتگرال J نشان می دهد که قابلیت اعتماد به اعداد به دست آمده در روش انتگرال J نشان میدهد که قابلیت اعتماد به اعداد به دست آمده در روش انتگرال J بسیار بالاتر از روش شیب 5 درصد ارائه شده در استاندارد BS5447 است.

بروز شکست مکانیکی در مواد پلیمری ترد از عمده نقاط ضعف آنهاست. معمولا بروز شکست در این پلیمرها بر اثر اعمال بارگذاری ترکیبی کششی – برشی به وقوع می پیوندد. با وجود این، نتایج حاصل از آزمایش های شکست انجام شده روی چند نمونه رزین پلیمری، که معمولا به عنوان پر کننده دندان استفاده می شوند، با معیارهای نظری موجود قابل پیش بینی نیست. در این مقاله، از یک معیار اصلاح شده برای تخمین بار شکست رزین های یاد شده استفاده شده است. نشان داده شده که معیار اصلاح شده می تواند به سبب در نظر گرفتن دقیق تر توزیع تنش روی مرز ناحیه ترک مویی در نوک ترک تخمین مناسب تری از استحکام این پلیمرها در برابر شکست ترد ارایه کند.

با توجه به اهمیت سازه های پایه سیمانی نظیر بتن و ملات سیمان در مهندسی عمران و معدن، همواره توجه ویژه ای به مکانیک شکست این مصالح تحت شرایط محیطی مختلف می شود. یکی از مهمترین پارامترهای مکانیک شکستی، مقاومت در برابر رشد ترک است. مصالح شبه شکننده نظیر سنگ و مصالح پایه سیمانی در کشش ضعیف عمل می کنند و ارزیابی عوامل مختلف بر روی ضریب شدت تنش بحرانی حالت کششی این مصالح همواره به محققین و مهندسین این اجازه را می دهد تا طراحی ها و پروژه های موفقی داشته باشند. در این مطالعه به بررسی اثر دماهای مختلف از قبیل 10-، 25، 50 و 100 درجه سانتی گراد برروی چقرمگی شکست 3 نوع ملات سیمان تقویت شده با پوزولان میکروسیلیس با درصد جایگزینی صفر، 5 و 10% وزن سیمان مصرفی در ملات سیمان پرداخته شده است. نتایج این مطالعه نشان داد که با افزایش دما، چقرمگی شکست کششی کاهش می یابد. همچنین، جایگزینی 5 و 10 درصد میکروسیلیس سبب افزایش مقاومت در برابر رشد ترک کششی ملات سیمانی شده که در دمای 100 درجه سانتی گراد به ترتیب 15.7٪ و 9٪ افزایش یافته است.

چقرمگی شکست یکی از مهم ترین خواص بتن است که شرایط گسترش ترک و درنهایت شکست بتن را کنترل می کند. در این تحقیق با استفاده ازآزمون روی دیسک برزیلی دارای ترک مستقیم، پیش بینی روند انتشار ترک و چقرمگی شکست در نمونه های بتن معمولی فاقد میکروسیلیس و پودرسنگ آهک و نمونه های بتن معمولی حاوی میکروسیلیس و پودرسنگ آهک بررسی شده است.  میکروسیلیس جایگزین 10 درصد وزنی سیمان و پودر سنگ آهک جایگزین 5 درصد وزنی سیمان شده است. فرآیند گسترش ترک از شکاف های از پیش موجود در نمونه ها و همچنین چقرمگی شکست در حالت های I، II و حالت ترکیبی I-II بررسی  شد. آزمایش چقرمگی شکست روی نمونه های دیسک برزیلی در زوایای 0، 15، 28/83، 45، 60، 75 و 90 درجه نسبت به راستای ترک از پیش موجود انجام شده است. پس از مطالعات آزمایشگاهی مشخص گردید که شروع ترک های باله ای در زوایای کم تر از 60 درجه (60

در سالهای اخیر کاربرد مواد مرکب در صنایع مختلف از جمله هوافضا و خودرو بسیار افزایش یافته است. در این میان، مباحث مربوط به پیشگیری از شکست و خرابی سازه های کامپوزیتی نیز، به تبع این افزایش کاربرد، از توجه خاصی در بین محققین صنایع مختلف برخوردار شده  است. به دلیل عدم وجود تقویت کننده ای در جهت عمود بر لایه ها و در ضخامت سازه، سازه هایی که از مواد مرکب لایه ای ساخته می شوند به شدت در معرض خطر هستند. این خرابی در حقیقت شروع و انتشار ترک های بین لایه ای در فصل مشترک دو لایه می باشد. از آنجا که کاربرد اصلی این مواد در ساخت قطعات پرکاربرد در صنایع هوافضا است، محاسبه دقیق مقدار آسیب و عمر کاری مفید باقیمانده در این سازه ها یا همان دامنه آسیب، از اهمیتی حیاتی برخوردار است. به منظور محاسبه میزان آسیب یا عمر باقیمانده قطعه ترک دار، ابتدا باید خصوصیات شکست آن ماده مشخص باشد. برای تعیین پارامترها و خصوصیات شکست مواد مختلف، آزمایش های گوناگونی وجود دارد. آزمایش اصلاح شده آرکان یکی از بهترین گزینه های موجود تحت بارگذاری مودهای مختلف داخل صفحه است. در این پژوهش به منظور کاهش پاره ای هزینه ها و مشکلات ناشی از استفاده از اتصالات چسبی، نمونه ای جدید طراحی شد و با روشی مشابه با روش آرکان مورد آزمایش قرار گرفت. پارامترهای بحرانی شکست ماده مرکب کربن - اپوکسی که از پرکاربردترین مواد مرکب در صنایع هوافضا، خودرو و نظامی است در دمای اتاق با استفاده از کارهای آزمایشگاهی و مطالعات عددی تعیین شده است. این پارامترها شامل ضرایب شدت تنش بحرانی و انرژی کرنشی بحرانی آزاد شده در راس ترک می شوند. با استفاده از مدل های دو بعدی، ضرایب اصلاح هندسی برای دستگاه اصلاح شده آرکان محاسبه شده است. با استفاده از ضرایب اصلاح هندسی و بار بحرانی شکست، مقادیر پارامترهای بحرانی شکست محاسبه و ارایه شده است.