بررسی تاثیر فرآیند اتوفرتاژ در استوانه با مواد تابعی مدرج روی پارامترهای ترک سطحی با استفاده از گسسته سازی عددی میدان تنش

Abstract

در این مقاله، تغییرات ضریب شدت تنش و نرخ رهایی انرژی بر اساس روش همبستگی جابجایی و روش اصلاح شده‌ی انتگرال بسته شدن ترک برای ترک‌های سطحی خارجی در استوانه اتوفرتاژ شده از جنس مواد تابعی مدرج بررسی شده است. خواص مکانیکی بر اساس تابع مورد نظر در راستای شعاع استوانه متغیر است. فرض شده است که رفتار مواد ایزوتروپیک بوده و دارای رابطه تنش-کرنش کشسان-خمیری به صورت دوخطی می‌باشد. فرآیند اتوفرتاژ باعث ایجاد تنش پسماند کششی در قسمتهای بیرونی دیواره استوانه می شود که تاثیر نامطلوبی بر رفتار ترک خارجی خواهد داشت. متغیرهای مختلفی بر مقدار تنش پسماند کششی اثر دارند. تأثیر نسبت اتوفرتاژ، کسر حجمی مواد و ضخامت استوانه بر تغییرات تنش پسماند و علاوه بر آنها، تغییرات ابعاد و امتداد ترک سطحی بر ضریب شدت تنش و نرخ رهایی انرژی مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج نشان می‌دهند که تغییر کسر حجمی بیشترین تاثیر را بر هر دو پارامتر ترک دارد. ترک محوری از ترکهای مایل و محیطی بحرانی‌تر است. از اصل جمع آثار می توان برای تعیین اثر تنش پسماند و بار اعمالی بر رفتار ترک در مواد تابعی مدرج استفاده نمود.