شبیه‌سازی تأثیر مرزهای ناهمگن داخلی خطی و منحنی بر مسیر گسترش ترک در مود مرکب به کمک روش مجموعه تراز

Abstract

اثر متقابل گسترش ترک و مرزهای ناهمگن، یکی از موضوعات مورد توجه محققین و مهندسین است. اخیراً برای تحمیل ناپیوستگی‌ها به­صورت ضمنی بر فضای حل مساله، روش اجزای محدود توسعه یافته بر مبنای روش ریاضی پیکره‌بندی واحد اجزای محدود، معرفی شده است. در این مطالعه با ترکیب روش اجزای محدود توسعه یافته و روش مجموعه تراز به بررسی اندرکنشی گسترش ترک پرداخته شده است. ترک­های از پیش تعریف شده و مرزهای ناهمگن بدون مش‌بندی داخلی بر فضای حل تحمیل شده است. حفره، مرز نرم و سخت به شکل دایره و خط به‌عنوان مرزهای داخلی ناهمگن در نظر گرفته شده است. مقادیر فاکتور شدت تنش در مود مرکب از طریق انتگرال اندرکنش مبتنی بر پایه انتگرال مستقل از مسیر J ، محاسبه شده­اند. در این مطالعه به کمک المان­های مربعی به گسسته‌سازی ورق حاوی مرزهای داخلی ناپیوسته، پرداخته شده است. تأثیر اندازه، جنس و چگونگی توزیع مرزهای ناهمگن داخلی بر نحوه گسترش ترک با مثال­های متعدد بررسی شده است. نتایج به­دست آمده نشان دهنده تأثیرات متفاوت مسیر رشد ترک شامل دور یا نزدیک شدن ترک متحرک نسبت به مرز داخلی است. اثر حفره داخلی بر مسیر رشد ترک بیشتر از مابقی مرزها است و مرز داخلی خطی منجر به شکل­گیری مسیر پیچیده­ای از نحوه­ی رشد ترک شده است. این نتایج مؤیّد قابلیت روش مجموعه ­تراز در تعقیب مرز متحرک می­باشد.