کوپلینگ مودهای شکست در ترک های زیرسطحی بیضوی تحت بارگذاری برشی یکنواخت

ترک های زیرسطحی بیضوی از انواع ترک های شناسایی شده در سازه های مهندسی به ویژه در شرایط خستگی تماس غلتشی هستند. با توجه به عدم تقارن هندسی در این ترک ها، کوپلینگ مودهای شکست حادث شده و تحت بارگذاری برشی هر سه مود شکست بروز می نماید. در این مطالعه، با محاسبه ضرایب شدت تنش مود ترکیبی ترک های زیرسطحی بیضوی تحت بارگذاری برشی یکنواخت در دو راستا، کوپلینگ مودهای شکست مورد بررسی قرار گرفته است. به این منظور ابتدا مدل اجزا محدود پارامتریک سه بعدی ترک در فضای بی نهایت ایجاد و صحه گذاری شده است. سپس با نزدیک کردن ترک به یکی از سطوح فضا، ضرایب شدت تنش مود ترکیبی برای ضریب منظرهای 0.2-1.0 و نسبت عمق به طول ترک 0.05-1.0 محاسبه شده اند. براساس نتایج به دست آمده، کوپلینگ مودهای شکست زمانی بروز می نماید که ترک حداقل به اندازه طول خود به سطح فضا نزدیک شده باشد. با کاهش عمق ترک تا 0.05، اثر کوپلینگ مودها در بارگذاری برشی موجب افزایش حداقل 65 درصدی ضرایب شدت تنش برشی نسبت به فضای بی نهایت شده و می تواند مود کششی هم اندازه با مود برشی ایجاد نماید. با استفاده از برازش تابع، 6 رابطه تقریبی برای ضرایب شدت تنش مود ترکیبی هر نقطه از جبهه ترک زیرسطحی بیضوی تحت بار برشی یکنواخت در دو راستا ارائه شده است. به کمک این توابع می توان ضرایب شدت تنش ترک زیرسطحی با هر مقدار ضریب منظر و عمق را تحت بار برشی یکنواخت با راستای دلخواه، با خطای نسبی زیر 3/3 و 1درصد به ترتیب برای مود کششی و برشی محاسبه نمود.