دانلود پایان نامه : مکانیک شکست اجسام

دانلود پایان نامه : مکانیک شکست اجسام

تعداد صفحات: 137

فرمت فایل: word

دسته بندی:

قیمت: 5600 تومان

تعداد نمایش: 522 نمایش

ارسال توسط:

تاریخ ارسال: 24 آوریل 2016

به روز رسانی در: 24 آوریل 2016

خرید این محصول:

پس از پرداخت لینک دانلود برای شما نمایش داده می شود.

5600 تومان – خرید

دانلود پایان نامه : مکانیک شکست اجسام 

 

مقدمه

يكي از عمده ‌ترين مسائلي كه انسان از زمان ساختن ساده‌ترين ابزارها با آن مواجه بوده است پديده شكست در اجسام مي‌باشد و درواقع براي استفاده از مواد به صورت ابزارهاي گوناگون بايد مقاومت آنها را نيز مي‌دانست. بنابراين به جرأت مي‌توان گفت كه علم مقاومت مصالح عمري برابر عمر تاريخ دارد. البته روند شناخت و برآورد مقاومت اجسام از روشهاي تجربي و ابتدايي شروع شده و به روشهاي كاملاً علمي قرن حاضر رسيده است.

علم مقاومت مصالح داراي شاخه‌هاي گوناگوني مي باشد كه رشد قابل توجهي داشته اند. يكي از شاخه هاي اين علم با كاربرد زياد و تحليل علمي نسبتاً مشكل، مكانيك شكست مي‌باشد. به توجه به لزوم بكارگيري مواد جديد و گوناگون در گسترة وسيع تكنولوژي معيارهاي نويني در روش هاي طراحي را الزامي نموده است. در اين ميان علم مكانيك شكست مورد توجه خاصي قرار گرفته است.

مكانيك شكست به عنوان نظم مهندسي در دهه 1950 و توسط آقاي Georg Rirwin در لابراتور تحقيقاتي ناوال (NRL) معرفي شد. درسالهاي بعد در دهه 1960 مفاهيم مكانيك شكست طي تحقيقات مختلف در دانشگاهها و مراكز تحقيقاتي گسترش داده شدند. اصول مكانيك شكست كاربردهاي مختلفي در طراحي مهندسي شامل آناليز شكست سازهاي تردد و پيش بيني گسترش ترك خستگي ، دارند. با توجه به اينكه 80 درصد شكست‌هاي ترد ريشه  در گسترش ترك خستگي دارند استفاده از مكانيك شكست مي‌تواند بسيارمفيد باشد.

در اين سيمنار سعي شده است اصول  مفاهيم اوليه مكانيك شكست و كاربرد آن در روسازيهاي بتني به اختصار توضيح داده شود.

 

تاريخچه‌اي از مكانيك شكست

با پيشرفت تكنولوژي در عصر حاضر، پديده شكست در اجسام از اهميت بيشتري نسبت به گذشته برخوردار شد متلاشي شدن بسياري از هواپيماها و فضاپيماها در طي دهه اي گذشته لزوم درك دقيق تري از مكانيك شكست در اجسام را در علوم جديد ايجاب مي كند در واقع گسيختگي ناگهاني بسياري از تجهيزات در سازه هاي صنعتي نه تنها عواق جاني ناگواري در پي دارد بلكه ضررهاي چشمگير اقتصادي را نيز مسبب مي شود.

در طي سالهاي پس از جنگ جهاني دوم پيشرفت هاي زيادي در مكانيك شكست حاصل شد ولي تا دانسته‌هاي زيادي همچنان باقي است و زمينه براي تحقيقات بيشتر فراهم مي‌باشد.

تحقيقات اخير نشان داده است كه قيمت ضررهاي ناشي از شكست ‌هاي ناگهاني در ايالات متحده آمريكا در سال 1978 بالغ بر 119 ميليارد دلار گرديده كه در حدود 4% توليد ناخالص ملي اين كشور را تشكيل مي‌دهد. اين مطالعات پيش بيني نموده است كه اگر تكنولوژي پيشرفته زمان حاضر در اين صنايع استفاده مي شد مي توانست حدود 35 ميليارد دلار و در صورت بهره گيري از نتايج و تحقيقات بيشتر در اين زمينه، حدود 28 ميليارد دلار ديگر صرفه جويي اقتصادي را در پي داشت.

توجه مكانيك شكست به جلوگيري از شكست ترد مي باشد و به عنوان اصطلاح علمي كمتر از 40 سال سابقه دارد هر چند كه توجه به شكست ترد جديد نيست. باستانيان به اين مساله توجه داشتند و براي جلوگيري از شكست سازه ها را به گونه اي طراحي مي كردند كه همواره در فشار باشند. بسياري از سازه هاي مصريان، روميان و ايرانيان باستان همچنان پابرجا هستند و از نظر علمي مهندسي جديد تحسين برانگيز مي‌باشند. طراحي پل روميان حالت قوسي داشته و باعث ايجاد تنش هاي فشاري در سازه‌ مي‌شدند. شكل قوسي در اغلب سازه‌هاي قديمي ايراني از قبيل سقف هاي گندبي نيز فراوان ديده مي شود. با توجه به اينكه دانش مكانيك آن زمان محدود بود ساخت بناها با طراحي موفق مستلزم سعي و خطاهاي بسياري بوده است.

انقلاب صنعتي دگرگوني عظيمي در مواد به كار رفته در سازه ها بوجود آورد و آن استفاده از آهن و فولاد بود استفاده از فولاد در سازه هاي صنعتي اين امكان را بوجود آورد كه بتوان از قابليت كششي مواد نيز استفاده كرد. با وجود اين تغيير در مصالح گاهي منجر به شكست‌هاي پيش بيني نشده مي‌گرديد. يكي از معروف ترين حوادث از نوع فوق گسيختگي مخزني در كارخانه قند بوستون بود كه منجر به هدر رفتن دو ميليون گالن شيره قند، مرگ 12 نفر و مجروح شدن 40 نفر و ضايعات بسيار گرديد كه علت آن همچنان مبهم مانده است.

تحقيقات اوليه در مكانيك شكست

يكي از اولين تلاشها براي مطالعة مقاومت مصالح به صورت سيستماتيك توسط لئونارد داوينچي اعلام شده و بر روي مقاومت تيرها و سيم ها تحقيق كرد. او متوجه شد كه مقاومت سيم ها با طول آنها نسبت عكس دارد.

گاليله در سال 1638 تحقيقاتي در زمينة مقاومت كششي انجام داد كه آن را «مقاومت مطلق در برابر شكست» ناميد و با انجام آزمايش بر روي مقاومت يك مبله نشان داد كه مقاومت ميله با سطح مقطع آن متناسب است و مستقل از طول مي‌باشد.

.

.

5-4- ضريب قيد پلاستيك

منطقه پلاستيك در حالت كرنش صفحه اي به طور قابل ملاحظه اي كوچكتر از حالت تنش صفحه اي است. علت آن ناشي از اين واقعيت است كه تنش موثر تسليم در حالت كرنش صفحه اي بزرگتر از تنش تسليم تك محوري است. تنش ماكزيمم در منطقه پلاستيك حالت كرنش صفحه اي مي تواند تا سه برابر تنش تسليم تك محوري افزايش يابد. نسبت تنش ماكزيمم به تنش تسليم، ضريب قيد پلاستيك ناميده مي شود:

مقدار  را مي توان به عنوان تنش تسليم موثر تعريف كرد. P.c.f. را مي توان براي مسائل ترك در كرنش صفحه اي با قرار دادن  در معيارهاي تسليم فون ميسز (17-4) بصورت زير نوشت:

پس از مرتب كردن معادله (23-4) نتيجه مي شود.

با استفاده از معادله (24-4) مي توان p.c.f. را در هر نقطه از منطقه اطراف ترك بدست آورد. از معادلات ميدان تنش (18-4) نتيجه مي شود كه:

 

و  در صحفه  بوده و با در نظر گرفتن  و با استفاده از معادله (24-4)، p.c.f.=3 خواهد شد. معيار تسليم ديگري نيز نتايج مشابه خواهد داشت. در حالت تنش صفحه اي، p.c.f.=1   m=0 , n=1 مي باشد.

ظاهرا تنش نرمال  در صفحه در حالت كرنش صفحه اي مي تواند تا سه برابر تنش تسليم افزايش يابد. هنگام تغيير شكل پلاستيك، نوك ترك منحني مي شود. از آنجا كه تنش عمود بر سطح آزاد وجود ندارد،  در نزديك نوك ترك به سمت صفر ميل خواهد كرد. در اين صورت  شده يعني حالت تنش صفحه اي برقرار مي گردد، بنابراين  و تنش در نوك ترك از تنش تسليم فراتر نخواهد رفت. توزيع تنش نهايي در شكل (12-4) نشان داده شده است و در حالت كرنش صفحه اي، تنش از  در نوك ترك به  در فاصله نزديكي از نوك ترك افزايش مي يابد، اين توزيع تنش با محاسبات المانهاي محدود نيز مطابقت دارد.

 

شكل (a12-4) نشان مي دهد كه منطقه پلاستيك در صفحه y=0 براي حالت تنش صفحه اي 9 بار بزرگتر از حالت كرنش صفحه اي است، (با شكل 5-4 مقايسه شود).

با دانستن ضريب قيد پلاستيك، مي توان ضريب تصحيح منطقه پلاستيك را با روشي مشابه در بخش (1-4) بدست آورد. اگر تسليم موثر در حالت كرنش صفحه اي  باشد، تصحيح پلاستيك از معادله (1-4) بصورت زير خواهد شد…                      

در عمل، حالت كرنش صفحه اي در سطح آزاد نمونه وجود ندارد و ضريب قيد پلاستيك به مراتب كمتر از 3 خواهد بود. ايروين مقدار  را براي تصحيح منطقه پلاستيك بكار برد كه معادله (25-4) بصورت زير ترميم خواهد شد:

مقادير بدست آمده با آزمايش براي ضريب قيد پلاستيك بين 5/1 تا 2 مي باشد كه نشان دهنده كاربرد عملي معادله (26-4) است. يك روش براي تعيين ضريب قيد پلاستيك بدون استفاده از آزمايش بكار بردن تغيير مكان دهانه ترك COD مي باشد. با استفاده از معادله (8-4) وقتي x=0 باشد، COD برابر است با:

از آنجا كه  براي حالات خاص معلوم مي باشند، با اندازه گيري COD مي توان p.c.f. را از طريق رابطه (27-4) به دست آورد. روشهاي اندازه گيري COD در بخشهاي بعدي مورد بحث قرار مي گيرد.

 

6-4- اثر ضخامت

در بخشهاي قبلي بحث گرديد كه ضخامت ورق تاثير بسزايي در حالت تنش در منطقه نوك ترك دارد. براي حفظ حالت كرنش صفحه اي در قسمت عمده اي از نوك ترك، ضخامت ورق بايستي به اندازه كافي بزرگ باشد. براي بدست آوردن چقرمگي شكست يك ماده يعني KIC­ در حالت كرنش صفحه اي، نمونه اي با ضخامت مناسب و متناسب با  بايستي انتخاب شود. در نمونه نازك كه اندازه منطقه پلاستيك در مقايسه با ضخامت كوچك نيست حالت تنش صفحه اي برقرار است. در اين صورت مي توان ضريب شدت تنش بزرگتري قبل از رشد ترك را مورد استفاده قرار داد. ضريب شدت تنش بحراني براي رشد ترك معمولا با KC نشان داده مي شود ولي در اينجا KIC براي رشد ترك در شيوه I مورد استفاده قرار مي گيرد. وابستگي KIC به ضخامت در شكل (13-4) نشان داده شده است. پس از ضخامت مشخصي (BS) حالت كرنش صفحه اي غلبه كرده و چقرمگي به مقدار چقرمگي حالت كرنش صفحه اي، KIC مي رسد و مادامي كه B>BS است چقرمگي مستقل از ضخامت خواهد شد. به اين ترتيب يك ضخامت بهينه وجود دارد (BO) كه در آن چقرمگي به مقدار ماكزيمم خود مي رسد اين مقدار معمولا اندازه واقعي چقرمگي در حالت تنش صفحه اي در نظر گرفته مي شود. در ناحيه گذاري بين Bo و Bs مقدار متوسط چقرمگي در نظر گرفته مي شود.

.

.

.

جهت دریافت و خرید متن کامل پایان نامه و تحقیق و مقاله مربوطه بر روی گزینه خرید که در بالای صفحه قرار دارد کلیک نمایید و پس از وارد کردن مشخصات خود به درگاه بانک متصل شده که از طریق کلیه کارت هایی عضو شتاب قابل پرداخت می باشید و بلافاصله بعد از پرداخت انلاین به صورت خودکار لینک دانلود مربوطه فعال گردیده که قادر به دانلود فایل کامل ان می باشد.

پاسخ دهید