مطالعه تجربی و تئوری اثر پیچ ها با پیش بارهای مختلف در مود ترکیبی شکست
چکیده
وجود ترک در اجزای یک ماشین شکست ماده را تسریع می کند. به همین دلیل رفتار مکانیکی پیرامون انتهای ترک باید مورد توجه قرار گیرد. در این مطالعه تاثیر نیروی پیش بار پیچ و مهره روی مکانیزم شکست پلی متیل متا کریلیت در مود یک، دو و ترکیبی به صورت تجربی و عددی بررسی شده است. برای آزمایش تجربی از فیکسچر اصلاح شده آرکان استفاده می شود. استفاده از این فیکسچر امکان به دست آوردن پارامترهای شکست در حالت مود یک، دو و مرکب را می دهد. با توجه به شکل خاص فیکسچر آرکان تغییر زاویه بارگذاری بین 0 تا 90 درجه امکان پذیر است. در بخش تجربی ارتباط بین گشتاور پیچشی اعمال شده و نیروی پیش بار با استفاده از یک بوش به همراه دو کرنش سنج که بین مهره و صفحه قرار می گیرد محاسبه می شود. برای انجام تست های تجربی از یک نمونه مستطیلی که دارای ترک عرضی است استفاده شده است. برای بدست آوردن مقاومت شکست در هر حالت نیروی کششی استاتیکی در راستاهای مختلف برای ایجاد مود خالص یک، دو و مود ترکیبی شکست اعمال می شود. نمونه ها به دو صورت بدون پیچ و پیچ دار می باشند، که در حالت پیچ دار برای ایجاد نیروی پیش بار از یک پیچ و دو پیچ استفاده می شود. در بخش عددی نمونه و فیکسچر اصلاح شده آرکان با استفاده از نرم افزار المان محدود انسیس شبیه سازی می شود و در شرایط مشابه تست های عملی قرار می گیرد و فاکتور های شدت تنش و مولفه های ثابت تنش در حالت های مود کششی خالص، برش خالص و مرکب بدست آمده و مقایسه می شوند تا اثر نیروی پیش بار و مولفه ثابت تنش روی فاکتور شدت تنش و فاکتور هندسی بی بعد مشخص شود. در انتها نتایج بدست آمده از تست های عملی و تحلیل های نرم افزاری حاکی از تاثیر قابل توجه نیروی پیش بار در کاهش فاکتور هندسی بی بعد در مودهای مختلف شکست و یا افزایش مقدار مقاومت باقیمانده می باشد. همچنین این نتایج تاثیر نیروی پیش بار بروی مولفه ثابت میدان تنش را نشان می دهد.