بررسی شکست نمونه دارای شیار U-شکل ساخته شده از ماده مرتبه ای مس-فولاد تحت مود اول بارگذاری

در این مقاله اندازه گیری بار بحرانی شکست در نمونه های مرتبه ای ساخته شده از مس و فولاد ابزار به دو روش حل عددی و تجربی مورد بررسی قرار گرفته است. ابتدا نمونه های مرتبه ای دارای شیار U-شکل در حالت توقف گر شیار با استفاده روش ذوب دوباره سرباره ای ساخته شدند. سپس جهت مشخص کردن محل لایه های مرتبه ای، نمونه ها مورد آزمون سختی راکول A قرار گرفتند. در این نمونه ها خواص مکانیکی ازجمله مدول الاستیسیته و ضریب پواسون در عرض نمونه با توجه به مرتبه ای بودن آنها، متغیر می باشند. در ادامه نمونه ها تحت آزمون خمش سه نقطه در مود اول بارگذاری قرار گرفته و بار بحرانی شکست آنها از طریق نمودار نیرو جابجایی به دست آمد. همچنین با شبیه سازی این آزمون در نرم افزار المان محدود، ابتدا مقدار بحرانی انتگرال J برای هر یک از نمونه ها به دست آمده و با استفاده از آن، مقدار بار بحرانی شکست نیز ارزیابی شد. در این تحقیق به ازای عمق های مختلف نوک شیار، اثر تغییر شعاع شیار بر روی مقدار بحرانی انتگرال J و بار بحرانی شکست نمونه مرتبه ای و نمونه همگن متناظر آن اندازه گیری شده و مورد مقایسه قرارگرفته اند. میانگین اختلاف بار شکست پیش بینی شده توسط معیار انتگرال J با نتایج تجربی برابر با 84/17 درصد است. در پایان تاثیر تعداد لایه های ناحیه مرتبه ای بر روی انتگرال J بحرانی و بار شکست بررسی شده و نشان داده شد که اگر تعداد لایه ها بیشتر از 20 باشد، تعداد لایه ها تاثیری بر روی نتایج ندارد.