بررسی اثر پیش بار پیچ و مهره در مود i و ii شکست

رفتار مکانیکی پیرامون انتهای ترک و ضرایب شدت تنش بحرانی در نوک ترک از فاکتور های مهمی هستند که باید در شبیه سازی و طراحی قطعاتی که دارای شکاف ذاتی یا احتمال ایجاد ترک در آنها وجود دارد، مورد توجه قرار گیرند. در این مطالعه تأثیر نیروی پیش بار پیچ و مهره بر روی مکانیزم شکست مود مرکب pmma بر مبنای آزمایش آرکان به روش تجربی و عددی مورد بررسی قرار گرفته است. با توجه به شکل خاص فیکسچر اصلاح شده آرکان، بوسیله این آزمایش امکان بدست آوردن نسبت مود های مختلف از طریق اعمال نیرو تحت زوایای مختلف و استفاده از یک شکل نمونه برای بدست آوردن تمامی پارامتر های شکست در حالت مود یک، مود دو و مود مرکب بسیار آسان است. دستیابی به نسبت مود های مختلف یک و دو، از طریق تغییر زاویه بارگذاری بین صفر تا 90 درجه امکان پذیر است. در این پایان نامه ابتدا ارتباط بین گشتاور پیچشی اعمالی به مهره و نیروی پیش بار با استفاده از کرنش های فشاری محوری ایجاد شده در یک بوش فولادی که بین مهره و ورق قرارگرفته، بدست آمده است، سپس سه سری تست عملی برای هر کدام از طول ترک های جانبی با اعمال نیروی کششی استاتیکی در راستاهای مختلف برای ایجاد مود خالص یک، مود خالص دو و مود ترکیبی شکست بر روی نمونه های مستطیل شکل که دارای ترک جانبی بوده و سوراخ اتصال در فاصله مشخص از انتهای ترک ایجاد گشته، انجام شده است. یک سری از این تست ها در حالت ترک دار ساده (simple crack) و دو سری دیگر در حضور پیچ و مهره مونتاژ شده با دو مقدار گشتاور مشخص انجام شده تا تأثیر عملی اعمال نیروی پیش بار پیچ و مهره بر مقاومت باقیمانده نمونه ها بدست آید. سپس نمونه و دستگاه اصلاح شده آرکان با استفاده از نرم افزار المان محدود ansys شبیه سازی شده و در شرایط مشابه تست های عملی تحت زوایای بارگذاری مختلف از صفر تا 90 درجه به نسبت هر 15 درجه، برای بدست آوردن ضرایب شدت تنش بی بعد در حالت های مود کششی خالص، برشی خالص و مرکب قرار گرفته است، که در نهایت فاکتور شدت تنش بی بعد موثر حاصل از این سه حالت با هم مقایسه شده اند تا اثر پدیده clamping روی این فاکتور مشخص شود. در انتها نتایج به دست آمده از تست های عملی و تحلیل های نرم افزاری حاکی از تأثیر قابل توجه نیروی clamping در کاهش فاکتور شدت تنش بی بعد موثر در مود های مختلف شکست و یا افزایش مقدار مقاومت باقیمانده در حالت بارگذاری مود مرکب در نمونه ها می باشد، که در نتیجه قطعه قابلیت تحمل بارهای کششی بیشتری را داشته و به عبارت دیگر در مقادیر بیشتری از بار اعمالی به قطعه، فاکتور شدت تنش موثر به حد بحرانی شکست می رسد.