Skip to main content
SUPERVISOR
Mohammad Mashayekhi,MohammadReza Forouzan
محمد مشایخی (استاد مشاور) محمدرضا فروزان (استاد راهنما)
 
STUDENT
VANAND MINASKANIAN
وانانند میناسکانیان میلاگردی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1396

TITLE

Effect of surface-groove on crack growth path in brittle polymer samples
The use of controlled crack growth in the production of objects is not unprecedented. Older uses of this method include glass cutting and for more recent applications can refer to connecting rod of some cars. Obviously, the path of crack growth in such industries is of great importance. In the last decade, with Advancement of technology and the use of computer simulations, this has been made better possible. Practically one of the well-known methods of controlling the crack growth path is the use of surface groove that can be used in glass cutting. In this case the first third mode of fracture mechanics is considered. In this study, crack growth path control was performed by making surface grooves on the specimens and changing the geometry of the grooves. For this purpose, extended finite element method (XFEM) in ABAQUS-CAE software and a practical test for validation have been used. For loading the specimens, loading of the first and third fracture modes were used to control the crack growth path in the grooved plexiglass specimens. For extended finite element analysis, the damage model based on the maximum principal stress was used as the criterion for crack initiation. Also, effective factors for crack growth of grooved specimens has been stated and strategies for controlling crack growth in the desired direction have been explained. To analyze the samples in the mode fractures, to reduce computational cost, two types of symmetric three-dimensional and two-dimensional analytic are used. By performing simulations, the best groove shape to control the crack growth path is for mode fractures V-shaped groove and for mode fractures the bevel groove. The results of prediction of crack growth path developed by extended finite element method are compared with the results of practical test. The results show the appropriate performance of the extended finite element method in predicting crack growth path in the grooved parts. Keywords: Fracture mechanics, Surface groove, Crack growth, Extended finite element method (XFEM), Polymer, Brittle
استفاده از رشد ترک کنترل شده در تولید اجسام بی سابقه نیست. از کاربرد های قدیمی این روش می توان به شیشه بری و از کاربرد های جدید تر آن به تولید دسته شاتون برخی اتومبیل ها اشاره کرد. از دیدگاه مهندسی پیش بینی مسیر رشد ترک در چنین صنایعی از اهمیت بسزایی برخوردار است. در دهه اخیر با رشد فناوری و استفاده از شبیه سازی های رایانه ای این امکان بهتر فراهم شده است. از لحاظ عملی یکی از روش های شناخته شده کنترل مسیر رشد ترک استفاده از ایجاد شیار سطحی است که کاربرد آن را در شیشه بری می¬توان دید. در این حالت مود اول و سوم مکانیک شکست مد نظر است. در این پژوهش کنترل مسیر رشد ترک با ایجاد شیار سطحی بر روی نمونه ها و تغییر هندسه شیار ها انجام شده است. برای این منظور از دو روش عددی اجزا محدود توسعه یافته در نرم افزار آباکوس و آزمون عملی جهت صحت سنجی بهره برده شده است. برای بارگذاری نمونه ها از دو حالت بارگذاری مود اول و سوم شکست برای کنترل مسیر رشد ترک در نمونه های شیاردار از جنس ترد پلکسی گلاس استفاده شده است. برای تحلیل اجزا محدود توسعه یافته از مدل آسیب بر مبنای تنش اصلی بیشینه به عنوان معیار شروع گسترش ترک استفاده شده است. همچنین عوامل موثر در رشد ترک نمونه های شیاردار بیان شده است و راهکارهایی برای کنترل رشد ترک در جهت دلخواه توضیح داده شده است. برای تحلیل نمونه ها در مود سوم شکست، به منظور کاهش حجم محاسباتی از دو نوع تحلیلی متقارن سه بعدی و دو بعدی استفاده شده است. با انجام شبیه سازی هایی بهترین شکل شیار برای کنترل مسیر رشد ترک در مود اول شکست شیار V شکل و برای مود سوم شکست شیار V شکل با یک ساق عمود بدست آمده است. نتایج حاصل از پیش¬بینی مسیر رشد شکست توسط روش اجزا محدود توسعه یافته، با نتایج آزمون عملی مورد مقایسه قرار گرفته اند که این نتایج حاکی از کارایی مناسب روش اجزا محدود توسعه یافته، در پیش بینی مسیر رشد ترک در قطعات شیاردار می باشد. کلمات کلیدی: مکانیک شکست، شیارسطحی، رشد ترک، اجزا محدود توسعه یافته، پلیمر، ترد

ارتقاء امنیت وب با وف بومی