بررسی رشد ترک خستگی ناشی از خمش در استوانه های اتوفرتاژ شده با ترک خارجی

در این تحقیق رشد ترک‏های سطحی خارجی در استوانه های اتوفرتاژ شده تحت بارگذاری خستگی خمشی، مورد بررسی قرار گرفته است. اتوفرتاژ فرآیندی است که در آن استوانه‏ جدار ضخیم در معرض مقدار معینی فشار داخلی قرار می‏گیرد، به طوری که قسمتی از جداره داخلی آن وارد ناحیه پلاستیک می‏شود. در این حالت برداشتن فشار باعث ایجاد تنش پسماند فشاری در جداره داخلی و تنش پسماند کششی در جداره بیرونی استوانه می‏گردد. در این مقاله، ترک‏ها از نوع ترک‏های نیم‏بیضوی، نیم‏بیضوی معکوس و نیم دایره‏ای می‏باشند. ماده مورد استفاده آلومینیم 2024 در نظر گرفته شد و میزان اتوفرتاژ نمونه ها 40 و 60 درصد لحاظ گردید. ترکها در جهت محیطی و عمود بر محور طولی استوانه در نظر گرفته شدند. شبیه‏سازی عددی به روش اجزاء محدود انجام شد. در انتها نتایج حاصل از حل عددی و تجربی با هم مقایسه گردیدند. از بررسی نتایج مشاهده گردید که در اتوفرتاژ 60% تعداد سیکل‏های شکست کمتر از اتوفرتاژ 40% و آن نیز کمتر از حالت بدون اتوفرتاژ است. توزیع ضریب شدت تنش در پیشانی ترک متقارن است و ترک در صفحه اولیه خود رشد می‏کند که نشان دهنده غالب بودن رفتار مود اول شکست در طول رشد ترک است. در تمامی نمونه ها، ترک بعد از چند مرحله رشد به شکل نیم بیضوی در می‏آید و این حالت را تا لحظه شکست حفظ می‏کند.