مقاله ترجمه شده مکانیک آسیب همسانگرد

توضیحات

 عنوان فارسی: مکانیک آسیب همسانگرد

عنوان انگلیسی مقاله:

Isotropic Damage Mechanics

 1.  معرفی

آسیب در فلزات اساسا فرآیند شروع و گسترش ترک ها و حفره های بسیار ریز است. در آن ابعاد این پدیده غیر مداوم است. کاچانوف در سال 1958 اولین نفری بود که متغیر مداوم مربوط به حجم چنین عیوبی را معرفی کرد. این متغیر برای ریشه گیری دارای معادلات تشکیل دهنده ای است، به عنوان تنش یا کرنش نوشته می شود، که ممکن است در محاسبات ساختاری مورد استفاده قرار بگیرد تا شروع ترک های بسیار ریز را پیش بینی کند. سه نوع اصلی این آسیب ها به صورت زیر هستند:

      1. معادلات تشکیل دهنده برای این نوع آسیب توسط لماتیر(1984،1986)، لماتیر و دوفایلی (1987) ، و وویادیس و کاتان(1992) به صورت فرمول درآمده است. تاثیرات الاستیک و الاستو-پلاستیک مورد توجه قرار گرفته اند.

      2. آسیب خستگی: معادلات تشکیل دهنده برای این نوع آسیب توسط لماتیر(1971)، کابوک (1974)، و لماتیر و کابوک (1974) به صورت فرمول درآمده است.

       3. آسیب خزش: معادلات تشکیل دهنده برای این نوع آسیب توسط لکی و هایهرست (1974)، هالت (1979)، و لماتیر و کابوک(1974) به صورت فرمول درآمدند.

در این فصل با مکانیک های آسیب ایزوتروپیک سر و کار داریم که فرض آسیب ایزوتروپیک غالبا کافی است که پیش بینی خوبی از ظرفیت برد، تعداد چرخه ها یا زمان شکست موضعی در اجزای ساختاری به ما می دهد. در این مورد، متغیر آسیب اسکالر است و محاسبات خیلی پیچیده نیستند چرا که طبیعت اسکالر متغیر آسیب این گونه است. در فصل 4 مکانیک های آسیب غیر همسان را مد نظر قرار خواهیم داد که متغیر آسیب کششی است- به کابوک (1981)، موراکامی و اونو (1980)، و کراچینوویچ  و فونسکا (1981) مراجعه کنید.

ساختارها، ترک ها، المان های نمایشگر حجم، ترک های درشت، و ترک های بسیار ریز و حفره ها نشانگر مقیاس های متفاوتی هستند که باید با دقت تعریف شوند. سه تعریفی که در ادامه می آیند به صورت خلاصه آورده می شوند (لماتیر، 1986).

1. ترک های ریز در مقیاسی است که در آن مکانیزم های کرنش و آسیب ممکن است توصیف و درک شوند. در ادامه سه مثال آمده است:

        (a) اتم هایی برای الاستیسیته

        (b) جا به جایی در کریستال ها برای پلاستیسیته در فلزات

        (c) گنجایش یا ترک های بسیار ریز برای آسیب

      به همین دلیل است در این مقیاس که فرضیه هایی در نظر گرفته می شوند تا معادلات تشکیل دهنده در مقیاس درشت بنویسیم.

2. مقیاس درشت مقیاسی است که نمایشگر المان حجمی است که یک نمایانگر ریاضی است و به اندازه کافی کوچک است تا مشتق نسبی فضایی را تعریف کند ولی به قدری بزرگ است که مدنظر قرار می دهد که مکانیزم بنیادی گسسته کرنش و آسیب به وسیله یک میانگین به خوبی بیان می شوند و به متغیرهای پیوسته هدایت می شوند. این مقیاس معمولا 1/0 میلی متر فلز گرفته می شود، 1 میلی متر برای پلیمرها، 10 میلی متر برای چوب و 100 میلی متر برای بتن (لماتیر ، 1986).

       یک ترک درشتی که شروع شده است ترکی به همان مقیاس است و معادلات تشکیل دهنده پدیداری رفتار را در همان مقیاس تعیین می کنند.

3. مقیاس ساختاری مقیاس اجزای تشکیل دهنده مکانیکی است (میلی متر، سانتی متر، دسی متر و متر) که در آن یک ترک تقریبا یک به چندین میلی متر یا سانتی متر است.

  این نکته باید مورد توجه قرار بگیرد که تنش، کرنش یا آسیب به عنوان نتیجه محاسبات ساختاری می تواند پدیده را تنها در مقیاس درشت و ساختاری تعریف کند. با این وجود ممکن است پیشرفتی در مقایسه با مکانیک های شکست کلاسیک باشد که بیشتر از مفهوم های جهانی استفاده می کند. ترخ آزاد سازی انرژی کرنش، انتگرال مسیر و حتی عوامل تشدید تنش ناشی از یک تحلیل انرژیک نهایی ساختار ترک برداشته است. این مفاهیم به موفقیت بزرگی در پیش بینی رفتار ترک هنگامی که ساختارها دو بعدی هستند(تنش و کرنش دو بعدی) دست یافته است، الاستیک یا در گستره مقیاس کوچک، تسلیم یا هنگامی که چند بعدی است بارگذاری، یک بارگذاری نسبی است و در صورتی که ترک خستگی رشد پیدا کند به صورت پریودیک خواهد بود.

   برای مسایل پیچیده تر، دشوار است که از اساس مفاهیم مکانیکی شکست کلاسیک استفاده کرد چرا که مسایل زیر را به دنبال دارد ( لماتیر، 1986):

1. تاثیرات تسلیم انعطاف پذیری در مقیاس درشت، تاثیرات تاخیر اضافه ظرفیت در خستگی، و شکست قابل انبساط به خاطر تغییر شکل های بزرگ.
2. تاثیرات رافتار وابسته به زمان، خزش رشد ترک، و فعل و انفعال خستگی خزش.
3. تاثیرات سه بعدی، ترک های بارگذاری شده در حالت های مخلوط، و ریشه گیری ترک شکل جلو هنگامی که بارگذاری غیر نسبی است.
4. تاثیرات آسیب، ترک های کوچک در فلزات، ترک های چندتایی در بتن و لایه لایه شدگی کامپوزیت ها.

   در مکانیک های آسیب و استفاده از مفاهیم پیوستگی، نوک ترک یک منطقه فرایند است که در آن آسیب تا صلبیت و از بین رفتن نیرو افزایش پیدا می کند. این مساله به تعریف پیوسته ای از یک ترک می رسد(در مقیاس ساختاری). بنابراین یک ترک به عنوان یک منطقه صاف با شیب بالای صلبیت و نیرو تعریف می شود که در آن به شرایط بحرانی آسیب رسیده ایم. سپس این مساله مدنظر قرار می گیرد که ریشه گیری ترک، ریشه گیری منطقه آسیب دیده است، همان طور که به صورت المان به المان با محاسبه دوباره حالت تنش و کرنش محاسبات آن انجام شد (لماتیر ، 1986). برای جزییات بیشتر، به کابوک(1988، a,b)، کابوک و لنس (1988)، کابوک (1993)، چو و وانگ (1987، a,b ، 1989) مراجعه کنید.

توجه:

• برای دانلود فایل word کامل ترجمه لطفا اقدام به خرید فرمایید.
• پس از خرید بلافاصله لینک دانلود فایل برای شما ایمیل خواهد شد.