ارزیابی قابلیت روش اجزاء محدود در بررسی تأثیر پهنای ورق و سوراخ در عامل شدت تنش در ورق ترک‌دار

Abstract

یکی از متغیرهای مهم در مکانیک شکست، عامل شدت تنش است که برای پیش‌بینی رشد ترک و عمر باقی‌مانده‌ی عضو ترک‌خورده استفاده می‌شود. عامل شدت تنش، بیان‌گر تنش‌های اطراف نوک ترک است. یکی از عوامل تأثیرگذار در عامل شدت تنش، نسبت طول ترک (به پهنای ورق) است که توسط پژوهشگران به روش‌های مختلف حل بسته از جمله روش بسط لورنت بررسی شده است. هدف نوشتار حاضر، بررسی قابلیت روش عددی اجزاء محدود برای ارزیابی تأثیر پهنای ورق‌های تحت بارگذاری کنترل جابه‌جایی در عامل شدت تنش است. برای این منظور، ورق‌های با نسبت ابعاد و طول‌های ترک متفاوت به روش اجزاء محدود با استفاده از اجزاء تکین در نوک ترک مدل‌سازی و عامل شدت تنش با استفاده از روش گسترش ترک محاسبه شده است. مطالعه‌ی حاضر نشان می‌دهد که نتایج به‌دست آمده از روش ذکرشده، مطابقت خوبی با نتایج حاصل از روش‌های حل بسته‌ی موجود در سایر پژوهش‌ها دارد. در ادامه، به بررسی اثر وجود سوراخ با فاصله‌های مختلف از نوک ترک در عامل شدت تنش در ورق‌های با نسبت مختلف ابعاد پرداخته شده است. نتایج نشان می‌دهد که تأثیر سوراخ در عامل شدت تنش برای سوراخ‌هایی که در فاصله‌یی بیش از ۱۰٪ پهنای ورق از نوک ترک قرار گرفته‌اند، ناچیز است.