جستجوی مقالات مرتبط با کلیدواژه "mode i fracture toughness" در نشریات گروه "فنی و مهندسی"
-
یپیشنهاد مترمیلی 5/5 چقرمگی شکست مود I، بعنوان یک مشخصه در فرآیند آغاز و گسترش ترک، ویژگی مهمی در مصالح بشمار می آید. در این مطالعه به بررسی اثر طول ترک اولیه بر چقرمگی شکست مود I پرداخته شده است. بدین منظور نمونه هایی از جنس پلیمر پلی متیل متاکریلات با استفاده از روش شبه فشرده کششی، تحت بارگذاری قرار گرفته است. جهت پایش توزیع میدان تغییرشکل در حین آزمایش و بررسی اثر تغییر طول ترک اولیه بر نحوه توزیع تغییرشکل در نمونه، از روش برهم نگاری تصاویر دیجیتالی بعنوان ابزار کمکی استفاده شده است. نتایج حاصل از آزمایش ها در قالب نمودارهای بار بر حسب جابجایی و زمان بررسی شده و مقدار چقرمگی شکست مود I در هریک از مقادیر طول ترک اولیه مورد ارزیابی قرار گرفته است. استفاده از روش شبه فشرده کششی در این مطالعه امکان بررسی و مقایسه مناسبی از کار انجام شده بر روی نمونه در مراحل پیش از شکست و پس از شکست را فراهم کرده است. نتایج این مطالعه نشان می دهد؛ با افزایش طول ترک اولیه، میزان انرژی جذب شده تا لحظه شکست، وسعت تحت تاثیر ناحیه فرآیند ترک (FPZ)، تمرکز کرنش در نوک ترک، بار بیشینه و چقرمگی شکست مود I کاهش می یابد. بر اساس مقایسه نتایج حاصل از این مطالعه، قطر مناسب برای آزمایش شبه فشرده کششی در حدود 50 میلی متر بوده که برای این قطر نمونه، طول ترک اولیه بین 11/5 الی 15/5 میلی متر پیشنهاد می شود.
کلید واژگان: چقرمگی شکست مود I, روش شبه فشرده کششی, روش برهم نگاری تصاویر دیجیتال, طول ترک اولیه, پلی متیل متاکریلاتfracture toughness (KIC) is one of the most important parameters in fracture mechanics, which represents the ability of a material containing a pre-existing defect to resist tensile failure. In this paper, the crack length effect on the mode I fracture toughness of an isotropic homogeneous material was investigated. For this purpose, several disc shaped PPMA samples were loaded in pure tension by performing pseudo-compact tension (pCT) tests. Digital image correlation (DIC) method was utilized to assess and monitor the distribution of the deformation field during the tests. DIC results were also used to compare the effect of crack length on the deformation field variation in samples. Very good agreement was found between the KIC values estimated in this study and those reported in the past for the similar material; indicating that the pCT method is convenient for the assessment of KIC. The experimental results also show that the initial crack length has a tangible impact on KIC, although the magnitude of its influence is closely related to material structure and type. According to the tests results, an increase in the initial crack length leads to increase the ultimate displacement at failure point, decrease the maximum load, and the amount of absorbed energy until the moment of failure, and finally decrease the mode I fracture toughness of the material. According to the comparisson of the results, in the optimum range of sample diameter, the initial crack length is suggested between 11.5 to 15.5 mm for PMMA.
Keywords: mode I fracture toughness, pseudo-compact tension method, initial crack, PMMA, digital image correlation method -
This work presents the hollow center cracked disc (HCCD) test and the cracked straight through Brazilian disc (CSTBD) test of oil well cement sheath using the experimental test and Particle Flow Code in two-dimensions (PFC2D) in order to determine mode I fracture toughness of cement sheath. The tensile strength of cement sheath is 1.2 MPa. The cement sheath model is calibrated by outputs of the experimental test. Secondly, the numerical HCCD model and CSTBD model with diameter of 100 mm are prepared. The notch lengths are 10 mm, 20 mm, 30 mm, and 40 mm. The tests are performed by the loading rate of 0.018 mm/s. When the notch length in CSTBD is 40 mm, the external work is decreased 48%, related to the maximum external work of model with notch length of 10 mm (0.225 KN*mm decreased to 0.116 KN*mm). When the notch length in HCCD is 30 mm, the external work is decreased 33%, related to the maximum external work of model with notch length of 10 mm (0.06 KN*mm decreased to 0.04 KN*mm). The fracture energy is largely related to the joint length. The fracture energy is decreased by increasing the notch length. In constant to the notch length, the fracture energy of the CSTBD model is more than the HCCD model. Mode I fracture toughness is constant by increasing the notch length. The HCCD test and the CSTBD test yield a similar fracture toughness due to a similar tensile stress distribution on failure surface. The experimental outputs are in accordance to the numerical results.
Keywords: HCCD, CSTBD, mode I fracture toughness, cement slurry, Discrete Element Method -
This work presents the Semi-Circular Bend (SCB) test and Notched Brazilian Disc (NBD) test of shotcrete using experimental test and Particle Flow Code in two-dimensions (PFC2D) in order to determine a relation between mode I fracture toughness and the tensile strength of shotcrete. Firstly, the micro-parameters of flat joint model are calibrated using the results of shotcrete experimental test (uniaxial compressive strength and splitting tensile test). Secondly, numerical models with edge notch (SCB model) and internal notch (NBD model) with diameter of 150 mm are prepared. Notch lengths are 20 mm, 30 mm, and 40 mm. The tests are performed by the loading rate of 0.016 mm/s. Tensile strength of shotcrete is 3.25 MPa. The results obtained show that by using the flat joint model, it is possible to determine the crack growth path and crack initiation stress similar to the experimental one. Mode I fracture toughness is constant by increasing the notch length. Mode I fracture toughness and tensile strength of shotcrete can be related to each other by the equation, σt = 6.78 KIC. The SCB test yields the lowest fracture toughness due to pure tensile stress distribution on failure surface.
Keywords: mode I fracture toughness, Discrete Element Method, Shotcrete -
ساخت بتن پلیمری با عملکرد مناسب در برابر ترک خوردگی موضوع مهمی برای استفاده از این مواد کامپوزیتی در کاربردهای عملی است. چقرمگی شکست و انرژی شکست چنین سنگدانه های توزیع شده تصادفی در داخل ماتریس رزین پلیمری تحت تاثیر طراحی مخلوط و درصد مواد تشکیل دهنده بتن پلیمری قرار می گیرد. در این تحقیق، ترکیب بهینه مخلوط بتن پلیمری پایه اپوکسی ساخته شده از سه ماده (رزین اپوکسی، سنگدانه ریز و سنگدانه درشت سیلیسی) که بیشنرین مقاومت در برابر رشد ترک را داشته باشد، با استفاده از روش آزمایشی طرح تاگوچی L8 بدست می آید. بدین منظور، تعدادی تست چقرمگی شکست مود I (مود کششی بارگذاری) با استفاده از نمونه تیر ترکدار خمشی بر اساس طرح آزمایشی پیشنهاد شده به روش تاگوچی، انجام می شود. محدوده اولیه برای هر یک از اجزای بتن پلیمری به صورت، 25-31٪ سنگدانه ریز، 21-23٪ رزین اپوکسی، و 46-54٪ سنگدانه درشت، انتخاب شد. با توجه به نتایج حاصله مشخص شد که مخلوط حاوی حداکثر رزین، حداکثر مقدار سنگدانه ریز، و حداقل سنگدانه درشت می تواند بالاترین انرژی شکست و مقادیر چقرمگی شکست را در شرایط مود کششی بارگذاری فراهم آورد.
کلید واژگان: بتن پلیمری, طرح اختلاط بهینه, روش تاگوچی, چقرمگی شکست و انرژی شکست مود I خالص, قطعه تیرترکدار خمشیManufacturing polymer concrete (PC) with suitable performance against cracking is an important issue for using these composite materials in practical applications. Fracture toughness and fracture energy of such randomly distributed aggregates inside the matrix of polymeric resin is affected by the mix design and percentages of PC ingredients. In this research, the optimum composition of epoxy base PC mixture made of four ingredients (epoxy resin, fine and coarse silica aggregate) was obtained using a L8 Taguchi design of experiment method. Some fracture toughness tests under mode I were conducted on Single edge notched bending specimen according to design of experiment suggested by Taguchi method. The initial range for each PC ingredient was selected as: 25-31% fine aggregate, 21-23% epoxy resin, and 46-54% coarse aggregate, and it was found that the mixture containing maximum resin (23%), maximum fine filler, minimum percentages of fiber and coarse aggregate can provide the highest fracture energy and fracture toughness values.
Keywords: Epoxy polymer concrete, Optimum mix-design, Taguchi method, Mode I fracture toughness, Fracture energy, Single Edge Notched Bending (SENB) -
بتن، به عنوان پرکاربردترین مصالح معمولا ارزان ترین مصالح موجود را در خود دارد. از این رو به سبب بروز ترک و شکستگی می تواند خسارت های جبران ناپذیری را به بار آورد. به این منظور در سال های اخیر با ساخت بتن های الیافی مسلح، تا حدود زیادی ضعف های مذکور در آن بهبود یافته است. در این پژوهش با استفاده از روش آزمون روی دیسک برزیلی دارای ترک مستقیم ، پیش بینی روند انتشار ترک و چقرمگی شکست در نمونه های بتن بدون الیاف و نمونه های حاوی الیاف شیشه در درصدهای حجمی مختلف 0/2، 0/35 و 0/5بررسی شده است. علاوه بر این، فرآیند گسترش ترک از شکاف های از پیش موجود در نمونه ها و همچنین چقرمگی شکست در حالت های I، II و حالت ترکیبی I-II محاسبه شد. آزمایش دیسک برزیلی بر روی نمونه های موردمطالعه در زوایای 0، 15، 28/83، 45، 60، 75 و 90 درجه نسبت به راستای ترک از پیش موجود انجام شده است. پس از مطالعات آزمایشگاهی مشخص گردید که شروع ترک های باله ای در زوایای کم تر از 75 درجه از نوک ترک از پیش موجود اتفاق می افتد و با ادامه ی بارگذاری مسیر رشد و انتشار ترک به راستای بارگذاری نزدیک می گردد. این در حالی است که برای زوایای 75 درجه و بزرگ تر از آن، شروع ترک با فاصله d از نوک ترک آغاز می گردد. این فاصله در نمونه های فاقد الیاف بیشتر از نمونه های حاوی الیاف است. همچنین نتایج نشان می دهد چقرمگی شکست مود I، II و ترکیبی I-II با استفاده از مقادیر 0/2درصد الیاف شیشه بیش از چقرمگی شکست نمونه های فاقد الیاف می باشد.
کلید واژگان: انتشار ترک, بتن مسلح الیافی, چقرمگی شکست حالت I, چقرمگی شکست حالت II, چقرمگی شکست حالت ترکیبیI-IIConcrete is the most widely-used material in civil engineering and often contains the cheapest and most common matter. It can therefore cause irreparable damages due to cracks and fractures. The creation of fibre-reinforced concrete in recent years has largely rectified the aforementioned shortcomings. This study uses the direct crack Brazilian disk test to evaluate fracture toughness and crack propagation in fibre-free and glass fibre concrete samples in 0.2, 0.35 and 0.5 volume percentages. Moreover, fracture toughness and crack propagation from pre-existing cracks were calculated for samples in mode I, mode II, and mixed mode (I-II). The samples were subjected to the Brazilian disk test at 0, 15, 28.83, 45, 60, 75 and 90-degree angles relative to the pre-existing crack’s trajectory. Laboratory investigations showed that the wing crack at sub 75-degree (0<α <75) angles was initiated from the pre-existing fracture’s tip and approached loading trajectory as the load on the crack growth and propagation trajectory continued. At the same time, crack initiation at 75-degree angles and above begins at a distance of d from the tip, which is greater in fibre-free samples. The results also showed that using 0.2% glass fibre in mode I, II and mixed mode (I-II) resulted in a higher fracture toughness than fibre-free samples.
Keywords: Crack propagation, fiber-reinforced concrete, mode I fracture toughness, mode II fracture toughness, mixed mode (I-II) fracture toughness -
As fracture toughness (KIC) is one of the most practical parameters in fracture mechanics of rock, this article aims to investigate this parameter both experimentally and numerically. In the current research, mode-I fracture toughness of a kind of limestone was investigated by performing Brazilian disc, cylinder direct tension and under bending cubs. Through performing some tests on straight notched Brazilian disc specimen (SNBD), the effect of specimen diameter and crack length on the rock mode-I fracture toughness was investigated. Moreover, in order to determine the effect of the loading type on the mode I fracture toughness; two other tests were conducted on the cylinder direct tension specimens and cubic specimens (DT and SENB). Then, the effect of the crack length and the specimen diameter on the rocks mode-I fracture toughness was investigated through conducting the statistical analysis of variance (ANOVA) on the results obtained in DT and SNBD tests. In order to determine the requiredparameters of DT and SNBD specimens for fracture toughness, finite-element software was used. The results showed that by increasing the diameter from 75 mm to 95 mm, for Brazilian disc specimens the average fracture toughness increases by 30%. Also it seems that factors such as the test and loading type as well as the crack geometry can affect the fracture roughness parameter.
Keywords: Mode-I Fracture Toughness, SNBD, DT, SENB Specimens, Loading Type, Statistical Analysis Of Variance (ANOVA), Three-Dimensional Numerical Modeling
- نتایج بر اساس تاریخ انتشار مرتب شدهاند.
- کلیدواژه مورد نظر شما تنها در فیلد کلیدواژگان مقالات جستجو شدهاست. به منظور حذف نتایج غیر مرتبط، جستجو تنها در مقالات مجلاتی انجام شده که با مجله ماخذ هم موضوع هستند.
- در صورتی که میخواهید جستجو را در همه موضوعات و با شرایط دیگر تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مجلات مراجعه کنید.