|
تحلیل ترک دوبعدی
آموزش ترک با استفاده از آباکوس
|
|
| دسته بندی | مکانیک |
| فرمت فایل | |
| حجم فایل | 2909 کیلو بایت |
| تعداد صفحات فایل | 43 |
مقدمه: گاهی اوقات قطعاتی که از نظر تحمل تنش‌های الاستیک و کرنش‌های پلاستیک به‌درستی طراحی شده‌اند، ناگهان دچار شکست می‌شوند. بدون آنکه بارگذاری وارد شده روی قطعه از حد مجازی که در طراحی لحاظ شده است تجاوز کرده باشد. در اکثر موارد، چنین خرابی‌هایی در قطعه بر اثر وجود ترک رخ می‌دهد. نمونه‌های زیادی در تاریخ مهندسی می‌توان در پل‌ها، کشتی‌ها، خطوط لوله و مخازن مشاهده نمود. شکستگی‌های ناگهانی در قطعه زمانی رخ می‌دهد که ترک موجود داخل قطعه آغاز به رشد می‌کند و به سرعت ناپایدار شده و در نهایت منجر به خرابی قطعه خواهد شد.
چنین پدیده‌ای را با بررسی کردن ترکیدن یک بادکنک می‌توان درک کرد. بادکنکی پر از باد را در نظر بگیرید. فشار هوای موجود در آن حاوی مقداری انرژی است، به علاوه انرژی که بر اثر تغییر شکل در پوستة آن جمع شده است. حال ناگهان سوراخ کوچکی در آن به‌وسیلة یک سوزن ایجاد می‌شود. بدیهی است تمامی این انرژی به صورت ناگهانی آزاد شده و موجب ترکیدن ناگهانی بادکنک می‌شود. بادکنک در حالی می‌ترکد که تنش الاستیک پوستة آن هنوز از حد تسلیم عبور نکرده است.
بر عکس این مثال، بادکنکی کم باد را در نظر بگیرید که با سوزن سوراخ می‌شود. در چنین وضعیتی دیر بادکنک دچار ترکیدگی نمی‌شود. اگر این بادکنک را مجدداً باد کنیم تا حدی مشخص باد خواهد شد و همچنان پایدار خواهد بود تا اینکه ناگهان با رسیدن به فشار بحرانی مجدداً دچار ترکیدگی ناگهانی شود.
تفاوت دو نمونة بیان شده، در انرژی سیستم است. سوراخ ایجاد شده روی پوستة بادکنک به ترک موجود در قطعة فلزی تا زمانی پایدار است که به حدی انرژی در آن وجود داشته باشد که اگر ترک کمی رشد کند، انرژی آزاد شده بر اثر باز شدن ترک، از انرژی جذب شده توسط سیستم بیشتر باشد. این انرژی برای سیستم، یا این مقدار فشار هوا برای بادکنک، مقدار بحرانی است و با فراتر رفتن از این مقدار بحرانی فارغ از اینکه تنش از حد تسلیم عبور کند یا خیر، قطعه دچار شکستگی خرابی ناگهانی خواهد شد.
در تمامی مواردی که قطعه‌ای به طور ناگهانی منفجر می‌شود یا دچار شکست می‌شود چنین پدیده‌ای رخ می‌دهد و در آنها تنش اطراف ترک از تنش بحرانی تجاوز می‌کند و ترک دچار رشد ناپایدار شده و موجب شکست قطعه می‌شود.
در این آموزش موارد زیر را فرا خواهید گرفت:
مدل‌سازی و شبیه‌سازی اباکوس با استفاده از المان‌های Shell
طریقه پارتیشن‌بندی و تعریف Seam در Abaqus
نحوه اعمال متریال و سطح مقطع به المان‌های Shell
اعمال بارگذاری و شرایط مرزی
تعریف اندرکنش‌ها در مدل
چگونگی ایجاد حل مسائل استاتیکی در آباکوس
خروجی تصویر (کانتورها)
مقادیر K
