توضیحات
عنوان تحقیق: موضوع جمع آوری اطلاعات درباره انواع تئوری های خرابی Failure Criteria
- مقدمه
- معیارهای خرابی استاتیکی برای مواد نرم
- نظریه حداکثر تنش برشی یا نظریه ترسکا
- نظریه انرژی واپیچش یا نظریه فان میسز
- نظریه کولمب موهر
- نظریه حداکثر تنش نرمال برای مواد نرم
- جمعبندی تئوریهای خرابی برای مواد نرم
- معیارهای خرابی استاتیکی برای مواد ترد
- نظریه حداکثر تنش نرمال برای مواد ترد
- نظریه اصطلاک داخلی یا کولمب موهر
- نظریه موهر اصلاح شده
- معیارهای خرابی برای مواد کامپوزیتی تکلایه
- تئوری تنش حداکثر
- تئوری کرنش حداکثر
- تئوری آزی سای هیل
- تئوری سای وو
- خرابی برای مواد کامپوزیتی چندلایه
- معیارهای خرابی برای مصالح الاستوپلاستیك یا كشسان خمیری
- معیار خرابی ترسکا
- معیار خرابی فان میسز
- معیار خرابی موهر کولمب
- معیار خرابی دراکر پراگر
- مراجع
1- مقدمه
در طراحی یک قطعه یا سازه غالباً از مهندس خواسته میشود که امکان خرابی و واماندگی را حداقل نماید؛ در نتیجه این نکته دارای اهمیت است که مکانیزمهای مختلف خرابی شناسایی شود. به علاوه مهندسین باید با اصول مناسب طراحی که ممکن است از خرابی یک قطعه در حین کار جلوگیری نماید، آشنا باشند.
خرابی یا شکست یا واماندگی به معنای از کارافتادگی (عدم کارایی) قطعه یا محصول است. برای بررسی خرابی شناسایی نوع بارگذاری و نوع رفتار مواد الزامی است. خرابی ساده عبارت است از جدا شدن یک جسم به دو یا چند تکه در واکنش به تنش اعمالی که بهصورت استاتیکی (یعنی تنشی که بهصورت یا با تغییر آهسته نسبت به زمان) وارد میشود و در دمایی که نسبت به دمای ذوب پایینتر است، اتفاق میافتد. تنش اعمالی ممکن است کششی، فشاری، و یا پیچشی باشد؛ اما در خرابی خستگی در اثر بارگذاری دینامیکی، قطعه کارایی خود را از دست میدهد ]1-2[.
اصولاً مواد به دو دستهی كلی تقسیم میشوند:
1- شكلپذیر: توانایی تسلیم شدن در دمای كاری را دارند؛ یعنی ابتدا طولشان بهطور خطی افزایش مییابد؛ بعداز رسیدن به نقطه بحرانی. نمونه با بار كم تغییر شكل زیادی میدهد كه این تغییر شكل ناشی از لغزیدن ماده در امتداد سطح مایل است؛ مانند «فولاد، مس و آلومینیوم».
2- شكننده (ترد): گسیختگی یا واماندگی آنها بدون هیچگونه تغییر قابل توجهی در آهنگ افزایش طول اتفاق میافتد؛ همچنین در این مواد تفاوتی میان استحكام نهایی و متفاوت شكستگی وجود ندارد؛ مانند «چوب، شیشه، سنگ».
بهطوركلی نمودار تنش كرنش مواد نرم و مواد ترد با یكدیگر تفاوت عمدهای دارند. در نمودار تنش كرنش برای مواد نرم در ناحیه اول رابطهی بین تنش و كرنش خطی است و با افزایش بار به مقدار بحرانی تنش تسلیم میرسد كه با افزایش كوچكی در مقدار بار، تغییر شكل زیادی در نمونه ایجاد میشود (در اكثر موارد معیار مقاومت ماده برای طراحی میباشد). نقطهی اوج منحنی به عنوان استحكام نهایی و آخرین نقطه «تنش شكست» به عنوان استحكام خرابی معرفی میشود. بعد از نقطهی اوج، نیروی كمتری برای افزایش طول لازم است و در مدت كوتاهی، نمونه دچار واماندگی میشود. اما در مواد ترد، نقطهی مشخصی به عنوان تسلیم وجود ندارد و نیز تغییر طول این مواد نسبت به مواد نرم بسیار كمتر است. همچنین بین استحكام نهایی واماندگی تمایزی وجود ندارد ]3-5[.
برای حالت استاتیکی هر دو مواد نرم و ترد مورد توجه است. برای حالت دینامیکی مواد ترد جایگاهی نداشته و استفاده از مواد ترد برای حالت بارگذاری دینامیکی جایز نیست.
2- معیارهای خرابی استاتیکی برای مواد نرم
2-1- نظریه حداکثر تنش برشی یا نظریه ترسکا
نظریه بیشترین تنش برشی پیشبینی میکند که تسلیم آنگاه آغاز میشود که بیشترین تنش برشی در هر جزء برابر با بیش از بیشترین تنش برشی در نمونه آزمون کشش از همان جنس در آغاز تسلیم باشد. این نظریه را ترسکا هم گویند ]6[.
بسیاری از نظریهها براساس نتیجهگیری از آزمون کشش ساده پایهگذاری شدهاند (شکل 1، آزمون کشش ساده). زمانی که یک تسمه در یک ماده نرم زیر کشش باشد، خطوط لغزش تحت زاویهی 45 درجه نسبت به محور تسمه شکل میگیرد. این خطوط لغزش در آغاز تسلیم به وجود میآیند و با ادامه بارگذاری استاتیکی، خطوط خرابی در امتداد همین زاویه نسبت به محور کشش دیده میشوند. چون تنش برشی در زاویه 45 درجه نسبت به محور کشش به بیشترین مقدار خود میرسد، تصور از مکانیزم خرابی، منطقی به نظر میآید.
شکل 1: آزمون کشش ساده
با توجه به شکل 1، میتوان تنش کشش ساده را بهصورت زیر تعیین کرد:
با توجه به نمودار دایره موهر در آزمون کشش ساده، میتوان فهمید که بیشترین تنش برشی در سطح 45 درجه نسبت به سطح کشش رخ میدهد؛ پس بیشترین تنش برشی در نقطه تسلیم برابر است با:
در حالت عمومی تنش، سه تنش اصلی به ترتیب خواهد بود. پس بیشترین تنش برشی طبق نظریهی ترسکا بهصورت زیر است:
ضریب اطمینان براساس معیار ترسکا برابر است با:
شکل 2 یک جزء در برش خالص را نشان میدهد. وقتی که در برش خالص، قطعه به تسلیم میرسد که حداکثر تنش برشی برابر با استحکام تسلیم در برش میگردد:
شکل 2: یک جزء در برش خالص
با توجه به دایره موهر برای برش خالص و استفاده از نظریه ترسکا، خواهیم داشت ] 6-7[:
همچنین در آزمون کشش ساده در لحظهی تسلیم داریم:
پس با توجه به روابط (6) و (7) ، میتوان نوشت:
در نتیجه میتوان مقاومت تسلیم برشی را بهصورت زیر تعیین کرد:
در مسائل تنش دوبعدی که در آن یکی از تنشهای اصلی صفر باشد، بسیار رایج است. برای کاربرد معادله در تنش دوبعدی سه حالت پیش میآید ] 8-9[:
حالت 1: اگر پس و است. پس:
حالت 2: اگر پس و است. پس:
حالت 3: اگر پس و است. پس:
معادلات (10) تا (12) در شکل 3 با سه خط در صفحه و نشان داده شده است. این معادلات را میتوان با دخالت ضریب اطمینان به معادلههای طراحی بدل کرد.
شکل 3: نظریه بیشترین تنش برشی برای تنش دوبعدی
توجه:
- برای دانلود فایل word کامل ترجمه از گزینه افزودن به سبد خرید بالا استفاده فرمایید.
- لینک دانلود فایل بلافاصله پس از خرید بصورت اتوماتیک برای شما ایمیل می گردد.
به منظور سفارش تحقیق مرتبط با رشته تخصصی خود بر روی کلید زیر کلیک نمایید.
سفارش تحقیق
دیدگاهها
هیچ دیدگاهی برای این محصول نوشته نشده است.