تحلیل ترک زیرسطحی کاملاً بسته با استفاده از ماتریس تابع وزن دوبعدی

Abstract

یکی از انواع ترک‌های مشاهده شده در شرایط خستگی تماس غلتشی، ترک‌های زیرسطحی بیضوی هستند. بروز پدیده کوپلینگ مودهای شکست و بسته شدن سطوح ترک، این ترک‌ها را از سایر انواع آن متمایز می‌سازد. بسته شدن سطوح ترک که ناشی از اعمال تنش فشاری است، باعث می‌شود این ترک‌ها عمدتاً تحت مودهای برشی رشد نمایند. در این مطالعه، قابلیت استفاده از ماتریس تابع وزن دوبعدی ارائه شده در مراجع، برای ترک زیرسطحی بیضوی کاملاً بسته مورد بررسی قرار گرفته است. از آن‌جا که اساس روش تابع وزن اصل جمع آثار، این قابلیت برای تماس بدون اصطکاک سطوح ترک در شرایط کاملاً بسته، ارزیابی شده است. به این منظور، با استفاده از ماتریس تابع وزن دوبعدی و میدان تنش زیرسطحی ناشی از اعمال فشار بیضی‌گون تماسی روی سطح یک نیم فضا، ضرایب شدت تنش مود ترکیبی تمام نقاط جبهه ترک زیرسطحی محاسبه شده است. به منظور صحه‌گذاری نتایج حاصل از ماتریس تابع وزن، با ضرایب شدت تنش به دست آمده از مدل‌سازی اجزامحدود مورد مقایسه قرار گرفته است. مقایسه نتایج، دقت بالای ماتریس تابع وزن را در محاسبه ضرایب شدت تنش نشان می‌دهد. بر اساس نتایج به دست آمده، درصورتی‌که تنش عمودی فشاری روی سطوح ترک صفر منظور شود، ماتریس تابع وزن قادر است ترک زیرسطحی بیضوی کاملاً بسته را با دقت و سرعت بالا تحلیل نماید. همچنین تأثیر ضریب منظر و عمق ترک بر ضرایب شدت تنش مورد بررسی قرار گرفته است.