محاسبه تجربی خواص مکانیکی و چقرمگی شکست گرافیت

گرافیت یک ماده رسانای الکتریکی و حرارتی است که دارای کاربردهای وسیعی در صنعت می باشد. این ماده ترد است و دارای نواقص و حفرههایی در ریزساختار خود میباشد. شکست در آن به صورت ناگهانی اتفاق میافتد و سریعا گسترش می یابد. در پژوهش حاضر به محاسبه تجربی خواص مکانیکی و چقرمگی شکست گرافیت پرداخته شد. در بخش اول با طراحی و ساخت فیکسچر مناسب به آزمایش کشش ساده 17 نمونه در دو راستای عمود برهم پرداخته، با مقایسه نتایج آیزوتروپیک بودن این ماده روشن گشته و درنهایت این بخش مدول یانگ و استحکام نهایی ماده به دست آمده است. در بخش دوم چقرمگی شکست گرافیت با استفاده از 10 نمونه خمش سه نقطه با شیار ماشین کاری شده v شکل تیز راه به در مورد بررسی قرار گرفته است. برای انجام این کار از روشی براساس نیروی لحظه برای محاسبه ضریب شدت تنش و روش نرمی برای محاسبه نرخ آزادسازی انرژی استفاده شده است. سپس از ارتباط این دو پارامتر با یکدیگر استفاده شده و میزان اختلاف دو روش محاسبه گردیده است. به منظور کاهش خطای حاصل از دو روش گفته شده، جابه جایی ها با محاسبه اختلاف میان lvdt و خط اثر بار اصلاح شدند. بدینصورت که نمونه ای بدون ناچ را مورد آزمایش قرار داده و جابهجایی گزارش شده را با مقادیر حاصل از تئوری تیرها و همچنین روش المان محدود مقایسه شده است. میزان این تفاوت به عنوان تابعی از نیرو در آزمایش نمونههای شیاردار نیز مورد استفاده قرار گرفته و سبب شده است خطای حاصل از دو روش اندازه گیری ضریب شدت تنش کاهش قابل ملاحظه ای داشته باشد. هم چنین تاثیر رطوبت گیری برروی چقرمگی شکست گرافیت نیز مورد بررسی قرار گرفته است. برای انجام این کار نمونه هایی از گرافیت به مدت 2 ساعت در دمای 130 درجه سانتی گراد در کوره حرارت دیده و سپس چقرمگی شکست آنها محاسبه گردیده است. مشاهده شده است که در اثر رطوبت گیری میزان چقرمگی شکست به میزان 7 درصد کاهش مییابد. در نتیجه طراحی بر اساس این چقرمگی شکست محافظه کارانه تر خواهد بود.