به جمع مشترکان مگیران بپیوندید!

تنها با پرداخت 70 هزارتومان حق اشتراک سالانه به متن مقالات دسترسی داشته باشید و 100 مقاله را بدون هزینه دیگری دریافت کنید.

برای پرداخت حق اشتراک اگر عضو هستید وارد شوید در غیر این صورت حساب کاربری جدید ایجاد کنید

عضویت

جستجوی مقالات مرتبط با کلیدواژه "ضریب شدت تنش" در نشریات گروه "مکانیک"

تکرار جستجوی کلیدواژه «ضریب شدت تنش» در نشریات گروه «فنی و مهندسی»
  • حمید قاسمی میقانی*
    این مقاله به ارزیابی عددی یک عیب ترک در محل گوشه اتصال پوسته-نازل یک مخزن تحت فشار داخلی، مورد استفاده در صنعت نفت و گاز، با روش انتگرال- جی میپردازد. در ابتدا با استفاده از روش انتگرال دامنه سه بعدی و برای حالت الاستیک خطی، روابط مربوط به محاسبه انتگرال- جی بدست آمده است. مزیت متمایز استفاده از این انتگرال در مکانیک شکست، قابلیت آن در تخمین دقیق ضریب شدت تنش ترک در نقاطی دور از نوک آن، که در آنجا گرادیان تنش و کرنش بالاست، می باشد. روش مدل سازی در نرم افزار آباکوس به تفصیل تشریح شده است و قابل تعمیم به سایر نقاط هندسی در انواع مخازن و نیز اشکال دیگر عیوب ترک می باشد. به منظور راستی آزمایی مدل عددی، نتایج بدست آمده از آن با نتایج حل تحلیلی مقایسه شده است و انطباق خوبی بین دو دسته از جواب ها مشاهده می شود. بیشترین اختلاف مربوط به مقایسه نتایج مدل عددی با نتایج حاصل از WRCB-175 به میزان 30 درصد می باشد که ناشی از ملحوظ داشتن ضرایب تصحیح و ایمنی در WRCB-175 می باشد. همچنین استقلال از مسیر انتگرال-جی برای همگی کانتورهای اطراف ترک با مقدار خطای کمتر از 0.15% مشاهده گردید. به طور کلی، نتایج این تحقیق به بازرسین فنی و مهندسین ایمنی در صنعت نفت، گاز و پتروشیمی کمک خواهد کرد تا ارزیابی دقیق تری از وضعیت ایمنی و سلامت تجهیزات داشته باشند.
    کلید واژگان: انتگرال-جی, ترک, ضریب شدت تنش, آباکوس, روش اجزا محدود
    Hamid Ghasemi Mighani *
    This paper implements the J-integral method to numerically analyze a crotch corner crack in the shell-nozzle junction of an internally pressurized cylindrical pressure vessel, which is used in oil and gas industry. Firstly, by using the three-dimensional domain integral method and for linear elasticity, the equations to calculate the J-integral have been derived. The distinct advantage of using this integral in fracture mechanics is its ability to accurately estimate the stress intensity factor of the crack at points far from its tip, where the stress and strain gradients are high. Secondly, the implementation of the methodology in Abaqus software is described in detail. The methodology can be extended to other locations of vessels and various types of cracks. In order to verify the model, numerical results have been compared with the analytical ones, and a good conformity between them was observed. In fact, the largest difference of 30% is due to correction and safety factors which are considered in WRCB-175. The path independence of the J-integral was also observed for all contours with the error less than 0.15%. In general, the outputs of this research will help inspectors and safety engineers involved in the oil, gas and petrochemical industry to make a more accurate assessment of the safety and health status of equipment.
    Keywords: J-Integral, Crack, Stress Intensity Factor (SIF), ABAQUS, Finite Element Method (FEM)
  • محمد سالاری*، فاطمه ابراهیمی
    از مهمترین تحلیل ها در طراحی سازه های مختلف مخصوصا مخازن تحت فشار و بررسی ایمنی آن ها، تحلیل مکانیک شکست میباشد. یکی از پارامترهای مهم در علم مکانیک شکست، بررسی ضریب شدت تنش ترک های موجود در دیواره مخزن است. در مطالعه حاضر، رفتار یک ترک نیم بیضوی در مخزن تحت فشار کروی ساخته شده از جنس مواد مدرج تابعی با استفاده از نرم افزار اجزاء محدود آباکوس مورد مطالعه قرار گرفته است. اثر پارامترهایی از قبیل هندسه ترک، دو ترک داخلی و خارجی همزمان، توزیع فشار، توزیع بار حرارتی، تغییر ات خواص ماده مدرج تابعی و شرایط تکیه گاهی بر مقدار ضریب شدت تنش بررسی شده است. برای مدل سازی و تحلیل ضریب شدت تنش در این نوع مخزن از توابع مختلف توانی، نمایی و خطی در قالب کد متلب و همینطور یک کد سابروتین استفاده شده است. هندسه ترک نیز از عوامل مهمی است که بر ضریب شدت تنش اثر بسزایی می گذارد. بطوریکه با افزایش مقدار a/c ضریب شدت تنش نیز افزایش می یابد. همچنین بررسی شرایط تکیه گاهی نشان می دهد که با افزایش تعداد پایه ها، ضریب شدت تنش نیز افزایش می یابد.
    کلید واژگان: ترک نیم بیضوی, مخزن تحت فشار کروی, مواد مدرج تابعی, ضریب شدت تنش, تحلیل حرارتی
    Mohammad Salari *, Fatemeh Ebrahimi
    One of the most important analyses in the design of various structures, especially pressure vessels and their safety is the fracture mechanics. One of the important parameters in fracture mechanics is the study of the stress intensity factor of cracks in the tank wall. In the present study, the behavior of a semi-elliptical crack in a spherical pressure vessel made of functionally graded materials has been studied using Abaqus finite element software. The effects of parameters such as crack geometry, simultaneous internal and external cracks, pressure distribution, thermal load distribution, changes in the properties of the functionally graded material, and support conditions on the value of the stress intensity factor have been investigated. In order to model and analyze the stress intensity factor in this type of tank, various power, exponential and linear functions were used in the form of MATLAB code as well as a subroutine code. The results showed that with increasing pressure, the stress intensity factor increases. Crack geometry is also an important factor that has a significant effect on the stress intensity factor. So with the increase of the a/c value, the stress intensity factor also increases. Also, the examination of the support conditions shows that with the increase in the number of foundations, the stress intensity factor also increases.
    Keywords: FGM, Stress intensity factor, Semi-elliptical crack, Spherical pressure vessels, Thermal analysis
  • محمدمهدی شهیب*، پیمان یوسفی

    در این تحقیق، هدف تعیین ضریب شدت تنش در یک ورق ترک دار تحت بارگذاری حرارتی و مکانیکی است. برای این منظور به کمک کدنویسی در نرم افزارمتلب یک ورق با ترک میانی به روش هم هندسی بر اساس عملگر بیزییر، مدل سازی و المان بندی گردید. در این روش توابع پایه نربز با استفاده از عملگر بیزییر به صورت یک ترکیب خطی از چندجمله ای های برنشتاین تولید می شوند. استفاده از این عملگر موجب تولید المان های بیزییر با پیوستگی Co شده که چندجمله ای های برنشتاین بر روی این المان ها تعریف می شوند. جهت مدل سازی ترک از روش هم هندسی توسعه یافته استفاده شد. در این روش به کمک تعریف تابع مجموعه تراز مناسب، نقاط کنترلی که در طول ترک و نوک ترک وجود دارند شناسایی و استخراج شده اند. با غنی سازی نقاط کنترلی استخراج شده با توابع غنی ساز مناسب و اعمال شرایط مرزی، فرآیند تحلیل انجام شده و کرنش ها و تنش ها محاسبه گردیدند. در نهایت مقدار ضریب شدت تنش مد اول بر اساس روش انتگرال اندرکنش به دست آمد. برای بررسی صحت نتایج به دست آمده، تحلیل مشابهی به روش اجزا محدود انجام شد و نتایج حاصل از هر دو روش مقایسه شد.

    کلید واژگان: روش هم هندسی توسعه یافته, عملگر بیزییر, چند جمله ای برنشتاین, ترک, ضریب شدت تنش
    MohammadMehdi Shoheib *, Peyman Yousefi

    In this research, an analysis of the stress and stress intensity factor in a cracked plate under thermal and mechanical loading is done. For this purpose, using MATLAB coding, a plate with a center crack was modeled by the isogeometric method (IGA) based on the Bezier extraction operator. In this method, NURBS basis functions are generated as a linear combination of Bernstein polynomials using the Bezier extraction operator. Using this operator Bezier elements with Co continuity (similar to elements of the finite element method) were produced and Bernstein polynomials are defined on these elements. In order to model the crack, the extended isogeometric method (XIGA) was used. In this method, the control points that exist along the crack and at the tip of the crack are identified and extracted using the proper level set functions. Therefore, there is no need to re-meshing or modify the elements. By enriching the extracted control points with appropriate enrichment functions and applying boundary conditions, the analysis process was carried out and the strains and stresses were calculated. Finally, the value of the first mode stress intensity factor was obtained based on the interaction integral method. To check the accuracy of the obtained results, a similar analysis was performed using the finite element method and the results obtained from both methods were compared. These studies showed that the considered isogeometric method provides more accurate solutions with a much smaller number of elements and computational costs.

    Keywords: Extended IGA method, Bezier extraction operator, Bernstein polynomial, Crack, Stress intensity factor
  • احسان براتی*، سید حسین طباطبایی فرد
    پدیده خستگی و رشد ترک در قطعات هوایی دارای اهمیت بالایی می باشد. یکی از قطعات مهم هواپیما که در این تحقیق مورد بررسی قرار گرفته قطعه ریب بوده که متصل کننده ارابه فرود به بال می باشد. برای بومی سازی این قطعه به دلیل مشکلات فناورانه و مواد اولیه، ماده آن از HY-TUF ، به H13 تغییر پیدا کرده و همچنین قطر یکی از دو سوراخ متصل کننده آن به ارابه فرود نیز 7 میلیمتر بزرگ تر شده است. با توجه به این تغییرات، تخمین عمر خستگی قطعه بومی شده از اهمیت زیادی برخودار می باشد. برای این کار با اعمال ترک فرضی، رفتار رشد ترک خستگی به منظور تعیین اندازه طول ترک بحرانی و همچنین محاسبه مسیر رشد ترک بررسی گردیده است. همچنین تخمین عمر خستگی به منظور به دست آوردن عمر قطعه با استفاده از روش مکانیک شکست و با اعمال یک ترک اولیه صورت پذیرفته است. نتایج نشان داده است که طول ترک بحرانی برای قطعه اصلی و بومی شده به ترتیب 4/19 و 2/9 میلیمتر می باشد. همچنین با احتساب ضریب اطمینان مناسب و برای 3000 نشست و برخاست، طول ترک مجاز برای قطعه اصلی و بومی شده به ترتیب 6 و 2 میلیمتر به دست آمده است.
    کلید واژگان: عمر خستگی, رشد ترک, ضریب شدت تنش, ریب, طول بحرانی ترک, المان محدود
    Ehsan Barati *, Seyyed Hosein Tabatabaei Fard
    Crack growth and fatigue life assessment of aviation parts are very important. One of the special and important parts in airplane is the Rib trunnion landing gear, which has been investigated in this research. Due to technological and material problems in I.R. Iran, H13 have been selected instead of HY-TUF material, and diameter of one holes for jointing to landing gear is increased 7 mm greater than the original one. According to these changes, life estimation of manufactured part becomes significant. For this reason, the behavior of fatigue crack growth to obtain the critical crack length, and the trajectory of the crack growth has been analysed. Finally, the fatigue life of the part has been assessed using fracture mechanics-based method considering an arbitrary initial crack. The results showed that the critical crack length for original and manufactured parts is 19.4 and 9.2 mm, respectively. The allowable initial crack length is 6 and 2 mm for the original and the manufactured parts, respectively.
    Keywords: Fatigue life, Crack growth, Stress intensity factor, Rib, critical crack length. Finite Element
  • محمد معدل، شهرام شهروئی*
    در این مقاله از روش بدون المان پتروف گالرکین محلی برای به دست آوردن ضریب شدت تنش در ورق پیزو الکتریک مدرج تابعی تحت بارگذاری کششی یکنواخت استفاده شده است. جهت مدل سازی میدان جابجایی و تنش، اطراف نوک ترک از روش مشاهده پذیری و اضافه نمودن گره ها و غنی سازی توابع پایه به دلیل وجود تکینگی اطراف نوک بهره گرفته شده است. همچنین از مدل تابع نمایی برای بیان تغییرات خواص جنس ماده پیزوالکتریک استفاده گردید. سپس میدان های جابجایی و پتانسیل الکتریکی تولید شده در اثر بارگذاری مکانیکی و تنش ها به ازای ثوابت ناهمگنی جنس متفاوت ماده پیزوالکتریک مدرج تابعی در راستاهای متفاوت ورق تنش از روش بدون المان محاسبه و با نتایج حاصل از نرم افزار اجزا محدود کامسول مقایسه گردید. در نهایت ضرایب شدت تنش از روش بدون المان با نتایج از حل تحلیلی مقایسه گردید که انطباق قابل قبولی را نشان داده است.
    کلید واژگان: مواد پیزوالکتریک مدرج تابعیFGPM, روش بدون المان پتروف گالرکین محلیMLPG, ضریب شدت تنش, ثوابت ناهمگنی جنس
  • رسول نیک پور، حسین مهبادی*

    در این مقاله ضریب شدت تنش ترک کوچک شعاعی در لبه ی خارجی یک استوانه ی جدار ضخیم ویسکوالاستیک دوار تحت فشار داخلی و توزیع حرارتی مورد بررسی قرار گرفته است. به منظور مدل سازی رفتار ویسکوالاستیک استوانه، از مدل جامد سه پارامتری زنر بهره گرفته شده است. ابتدا توزیع تنش در استوانه ی ویسکوالاستیک بدون ترک تعیین شده است. سپس با استفاده از روش برهم نهی و انتخاب ضریب هندسی مناسب، مسئله ی استوانه ی ترک دار بررسی شده است. نهایتا، اثر پارامترهای مختلف بر روی ضریب شدت تنش بررسی شده است. با حذف اثر ویسکوالاستیک در استوانه، ضرایب شدت تنش به دست آمده در مقاله ی حاضر با نتایج موجود در سوابق علمی مسئله مقایسه شده است. نتایج به دست آمده نشان می دهد که با افزایش خواص الاستیک ماده ضریب شدت تنش افزایش و با افزایش خواص ویسکوز ماده ضریب شدت تنش کاهش می یابد.

    کلید واژگان: ضریب شدت تنش, استوانه ی ویسکوالاستیک, مدل زنر, فشار داخلی, توزیع حرارتی
    R. Nikpour, H. Mahbadi *

    In this research, stress intensity factor of a small radial crack in a rotating thick cylinder made of viscoelastic materials subjected to internal pressure and radial temperature distribution is investigated. The radial crack is assumed to be located at the outer edge of the cylinder. The Zener model (i.e., standard three parameter solid) is applied to simulate the viscoelastic behavior of the cylinder. To obtain the stress intensity factor of the viscoelastic cylinder, the problem of uncracked viscoelastic cylinder subjected to internal pressure and radial temperature distribution is analyzed with plane strain assumptions. Then, the hoop stress distribution is determined. Finally, by assuming the small crack length and applying the superposition method, the problem of cracked viscoelastic cylinder is replaced by the problem of cracked viscoelastic cylinder subjected to determined average stress in the previous step. By employing the proper geometry factor, the stress intensity factor of the viscoelastic cylinder is determined. A parameter study is performed to investigate the effects of various parameters on the stress intensity factor of the cylinder. To validate the results, the problem of viscoelastic cracked cylinder is simplified to an elastic cracked cylinder by neglecting the viscoelastic terms, and the data obtained in the present work are compared with those given in the literature search. The results show that the proposed method is quite capable of estimating the stress intensity factor of small cracks in structures made of viscoelastic materials. A parameter study is performed to investigate effect of various parameters on stress intensity factor of the cylinder. The parameter study shows that a) the stress intensity factor of the viscoelastic cylinder in early moments of loading is higher than its equivalent elastic cylinder, b) increasing the elastic properties of the viscoelastic material results in higher stress intensity factor, and increasing the viscous properties of the material decreases the stress intensity factor.

    Keywords: Stress intensity factor, viscoelastic cylinder, Zener model, Internal pressure, Thermal distribution
  • عماد فحص*، مجید قاسمی
    تبدیل انرژی شیمیایی به انرژی الکتریسیته به واسطه دستگاه الکترو-شیمیایی پیل سوختی انجام می گیرد. به وسیله دمای عملیاتی بالای پیل سوختی اکسید جامد (بین 700 و 1000)، تنش گرمایی به وجود آمده که عامل اصلی شروع و انتشار ترک است. این پدیده ممکن است باعث نشت گاز، ناپایداری ساختار و توقف عملیات SOFC قبل از عمر مفید آن باشد. هدف این پژوهش ارایه روشی برای پیش بینی شروع ترک ها در یک SOFC صفحه ای متخلخل ناهمسانگرد است. دما و توزیع تنش محاسبه می شود. در این روش از ضریب شدت تنش و انتگرال-جی مواد برای پیش بینی شروع ترک در داخل آند و کاتد متخلخل استفاده شده است. نتایج تحقیق نشان داد که بالاترین تنش گرمایی در گوشه های بالای کاتد و در گوشه های پایین آند رخ می دهد. به علاوه، ضخامت الکترود کاتد در سمت چپ، به میزان %5/1 افزایش می یابد. درنهایت، شروع ترک در سمت چپ بین گوشه های بالایی و پایینی کاتد رخ می دهد.
    کلید واژگان: پیل سوختی اکسید جامد, دینامیک سیالات محاسباتی, المان های محدود, تنش گرمایی, ضریب شدت تنش, شروع ترک
    Imad Fahs *, Majid Ghasemi
    A fuel cell is an electro-chemical tool capable of converting chemical energy into electrical energy. The high operating temperature of the solid oxide fuel cell (SOFC), (between 700oC to 1000oC), causes thermal stress which is the origin of crack initiation and propagation. Thermal stress causes gas escape, structure variability and SOFC operation cessation before its lifetime. The purpose of the current paper is to present a method that predicts the thermal stress distribution and forecasts the beginning of fissure or crack occurrences in an anisotropic porous electrode of the planar SOFC. The governing coupled non-linear differential equations of heat transfer, fluid flow, mass transfer, mass continuity, and momentum are solved numerically. A code based on computational fluid dynamics (CFD), computational structural mechanics and finite element method (FEM) is developed and utilized. The results show that the highest thermal stress occurs at the lower corners of anode and the upper corners of cathode. The cathode’s thickness at the left side increases by 1.5% and the concentrated temperature and thus the fissure occurs between the top and bottom left corners of the cathode.
    Keywords: solid oxide fuel cell, computational fluid dynamic, Finite Element, thermal stress, Stress Intensity Factor, crack initiation
  • علیرضا سلمانیان مبارکه، احسان براتی*، قاسم صادقی، منوچهر شاه حیدری

    به دلیل ویژگی های ممتاز کامپوزیت ها مانند سبکی، استحکام بالا و قابلیت شکل پذیری خیلی خوب، استفاده از وصله های کامپوزیتی در ترمیم ورق های ترک خورده و دارای شکاف، بسیار مرسوم می باشد. در این مقاله تاثیر پارامتر های مختلف مانند جنس وصله های کامپوزیتی، جنس لایه چسب و جنس فلزپایه با استفاده از روش المان محدود سه بعدی در کاهش ضرایب شدت تنش در مود یک و مود ترکیبی و تغییرات زاویه شکست اولیه مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان داده است که جنس وصله کامپوزیتی و ورق پایه تاثیر زیادی در کاهش ضریب شدت تنش معادل دارد و کامپوزیت بورن/اپوکسی نسبت به سایر مواد مناسب تر است. اما جنس لایه چسب تاثیر چشمگیری بر کاهش ضریب شدت تنش ندارد. از دیگر نتایج مهم به دست آمده از این مقاله، عدم تاثیر چشمگیر وصله بر زاویه شکست اولیه است

    کلید واژگان: ورق ترکدار, وصله کامپوزیتی, ضریب شدت تنش, مود ترکیبی, المان محدود سه بعدی
    Ali Reza Salmanian Mobarakeh, Ehsan Barati *, Ghasem Sadeghi, Manochehr Shah Heydari

    Due to various benefits of composite materials such as light weight, high strength and their excellent formability, the external bonded composite patches have been proved to be a preferable method of repairing flaws and cracks in various engineering structures. In this paper, the effect of some parameters such as the composite patch material, the adhesive material and the base plate material on the reduction of the stress intensity factor and the variation of fracture initiation angle has been studied using the 3D finite element method. The results showed that the composite patch material and base plate material have significant effect on reduction of stress intensity factor. However, the adhesive material has insignificant effect on it. One of the other important results of this study is that the use of patch does not have a significant impact on the fracture initiation angle.

    Keywords: Cracked plate, composite patch, stress intensity factor, mixed mode, 3D FEM method
  • امیر خدابخشی، حسن اسدی گیلاکجانی*
    امروزه، با توجه به معایب گسترده ی لوله های فلزی نظیر خوردگی از داخل و خارج، عدم شکل پذیری آسان، رسوب پذیری زیاد بدلیل زبری زیاد جداره ی داخلی و جذب زیاد املاح، افت فشار بالا بدلیل ناصافی سطح داخلی، وزن زیاد و مشکلات نصب و عمر کم و... استفاده ی روزافزون از لوله های پلیمری در حوزه ی وسیعی از خطوط لوله ی شهری، صنعتی، دریایی، حفاری و کشاورزی مورد توجه قرار گرفته است. بررسی میزان آسیب وارد بر لوله های کامپوزیتی تقویت شده با الیاف شیشه تحت زوایای مختلف در اثر فشار داخلی که در درازمدت در اثر پدیده ی خزش ممکن است دچار شکست شوند کمتر مورد توجه قرار گرفته است. از این رو، در تحقیق حاضر به شبیه سازی شکست با معیارهای تسای-وو و هاشین با روش اجزاء محدود و با استفاده از نرم افزار آباکوس و همچنین بازشدگی دهانه ی ترک در اثر فشار داخلی در این لوله ها با لایه چینی های مختلف با معیار انتگرال J پرداخته شده است. نتایج تحقیق حاضر نشان می دهد که زمینه ی لوله ی کامپوزیتی تحت کشش و الیاف این لوله که تحت فشار و کشش قرار دارند دچار شکست نشده اما زمینه ی لوله ی کامپوزیتی تحت فشار، دچار شکست شده است. با توجه به نتایج بدست آمده برای هر ده لایه در زوایای لایه چینی از [(30)]تا[(60)] میزان شاخص شکست کمتر از یک است اما، در آرایش های لایه چینی [(70)]، [(80)]و [(90)] مقدار این شاخص بیشتر از یک بوده در نتیجه، لوله ی کامپوزیتی دچار گسیختگی شده است. همچنین، ضریب شدت تنش در زاویه ی لایه چینی [(55)] دچار افت ناگهانی شده اما با افزایش زاویه، مقدار این ضریب افزایش یافته است.
    کلید واژگان: لوله های GRP, تحلیل شکست, روش اجزاء محدود, انتگرال J, ضریب شدت تنش
    Amir Khodabakhshi, Hassan Asadi Gilakejani *
    Today, because of widespread faults in metallic pipes such as internal and external corrosion, hard deformability, abundant deposition arising from much roughness on internal parietal and profuse salt absorption and high pressure drop because of internal surface roughness, weightiness and installation difficulties and low lifetime etc. the tendency to use polymer pipes in transfer pipelines, industrial, marine, drilling and agricultural zones has increased. Examine the rate of damage the plastic tubes reinforced with the glass fiber under internal pressure from different angles, which might be defeated under creep phenomenon in long term, has not receive the attention to a large extend. Therefore, in the present research, it has been tried to simulate the fracture by Tsai-Wu, Hashin criterions and also the crack inlet opening with J-integral criterion in this pipes with different layering at internal pressure using finite element method and ABAQUS software. This research results show that the fibers under compressive and tensile stress and the resin of tube has not fractured by tensile stress, but the fracture has occurred in the resin of composite tubes that were under pressure. According to the yielded results, the fracture index is less than one for each of ten layers, when layering angle varies from [(30)] to[(60)], but the fracture index is more than one, layering decoration for[(70)], [(80)] and [(90)] of composite tubes has been fractured. However, the value of stress intensity factor was immediately decreased for layering decoration angle of [(55)], but this factor has improved when layering angle increased.
    Keywords: GRP Pipes, Failure analysis, FEM Method, J-Integral, Stress intensity factor
  • سید مهدی نبوی*، مجید جمال امیدی، حامد شریفی

    در این مقاله تاثیر وصله کامپوزیتی برای ترمیم لوله ی استوانه ای حاوی ترک سطحی تحت فشار داخلی با استفاده از روش اجزاء محدود سه بعدی مورد بررسی قرار گرفته است. لوله استوانه ای ، حاوی ترک نیم بیضوی محیطی خارجی بوده و محدوده ی نسبت ابعادی ترک بین 2/0 تا 1 و عمق نسبی آن 2/0 و 8/0 می باشد. ابتدا به منظور اطمینان از صحت مدل سازی، استوانه ی حاوی ترک سطحی تحت کشش یکنواخت شبیه سازی و نتایج حاصل با داده های موجود مقایسه شده است. ضرایب شدت تنش در نوک ترک با استفاده از انتگرال   تعیین شده است. سپس به ترمیم استوانه ترک دار تحت فشار داخلی با استفاده از وصله ی کامپوزیتی به صورت موضعی پرداخته شده است. در این راستا به منظور انتخاب وصله مناسب، تاثیر پارامترهای مختلف مانند طول، پهنا، ضخامت، جنس و زاویه ی قرارگیری الیاف چند لایه ای کامپوزیتی بر ضرایب شدت تنش ارزیابی شده است. نتایج تحقیق کاهشی به میزان 30 درصد را در میزان ضریب شدت تنش با استفاده از وصله گذاری مناسب نشان داده است. این امر سبب افزایش طول عمر به دلیل کاهش نرخ رشد ترک می گردد.

    کلید واژگان: ترک نیم بیضوی محیطی, ضریب شدت تنش, ترمیم کننده ی کامپوزیتی, روش اجزا محدود سه بعدی
    Seyed Mahdi Nabavi *, Majid Jamal Omidi, Hamed Sharifi

    In this paper, the effect of composite patch on reinforcement of cylindrical tube containing a surface crack under internal pressure is investigated using a three dimensional finite element method. The cylindrical tube contains an external circumferential semielliptical crack and the aspect ratio of the cracks is between 0.2 and 1 and its relative depths are 0.2 and 0.8. In order to ensure the accuracy of modelling, first, a cylinder containing a surface crack is simulated under uniform tension loading and the results are compared with the available data. The stress intensity factor at the crack tip is determined using the J-integral. Then, the cracked cylinder under internal pressure is repaired using topical composite patch. In this regard, in order to select the appropriate patch, the effect of different parameters such as length, width, thickness, material and angle of composite multi-layer fibers on the stress intensity factors are examined. The results indicate that the stress intensity factors can decrease about 23% by using the appropriate patches which caused the increase of fatigue life due to the decrease of fatigue crack growth rate.

    Keywords: Circumferential semi-elliptical crack, Stress intensity factor, Composite repair, 3D finite element method
  • هادی اسکندری*، فاطمه میرزاده، مسلم قنبری

    هدف از این مقاله بررسی اثر وصله ی کامپوزیتی بر ضریب شدت تنش (SIF) ترک شبه بیضوی داخلی و خارجی واقع در مخزن تحت فشار کروی است. وصله ی کامپوزیتی فقط در اطراف ترک پیچیده شده است. تجزیه و تحلیل سه بعدی با استفاده از روش المان محدود (FEM) انجام شده است. زبان طراحی پارامتری  ANSYS (APDL) به منظور تسهیل در مدل سازی ترک شبه بیضوی در مخزن تحت فشار کروی مورد استفاده قرارگرفته است. با استفاده از این کد اثر پارامترهایی مانند هندسه ترک (نسبت عمق ترک به ضخات مخزن و نسبت عمق ترک به نصف طول ترک)، نسبت ضخامت کامپوزیت به ضخامت مخزن و نسبت پهنای وصله ی کامپوزیتی به نصف طول ترک وجنس ماده ی کامپوزیت روی مقادیر ضریب شدت تنش ، به تفصیل مورد بررسی و بحث قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد که وصله ی کامپوزیتی منجر به کاهش قابل توجهی در ضرایب شدت تنش در نوک ترک می شود. همچنین می توان نتیجه گرفت که وصله ی کامپوزیتی برای ترک عمیق تر و باریک تر اثر بیشتری دارد. به علاوه، وصله ی کامپوزیتی در کاهش ضریب شدت تنش ترک خارجی در مقایسه با ترک داخلی ، موثرتر می باشد.

    کلید واژگان: ضریب شدت تنش, مخزن تحت فشار کروی, ترک شبه بیضوی, وصله ی کامپوزیتی, روش المان محدود
    Hadi Eskandari *, Fatemeh Mirzade, Moslem Ghanbari

    The purpose of this article is to investigate the effect of composite patch on stress intensity factor (SIF) for internal and external semi-elliptical crack located in spherical pressure vessel. The composite patch is wrapped only around the crack. The three dimensional analysis is done by Finite Element Method (FEM). ANSYS Parametric Design Language (APDL) codes are developed to facilitate modeling of semi-elliptical crack in spherical pressure vessel. By using these codes the effect of some parameters such as crack geometry (crack depth/thickness of vessel and crack depth/ half-length of crack), the ratio of composite thickness to metal thickness, the ratio of composite patch width to half-length of crack and composite material on stress intensity factor values are investigated and discussed in detail. The results show that composite patch has significant reduction in stress intensity factor at crack tip. Also it can be concluded that composite patch is more effective for deeper and slender crack. In addition composite patch is more effective to decrease stress intensity factor of external crack in comparison to internal crack.

    Keywords: stress intensity factor, spherical pressure vessel, semi-elliptical crack, composite patch, Finite element method
  • صدیقه قاسمی، محمد طاهر کمالی*، بابک شکرالهی زاده

    در این مطالعه، یک روش نیمه تحلیلی مبتنی بر فرمول بندی ترکیبی ریزنر جهت تحلیل الاستیک مواد جامد همگن ناهمسانگرد دارای ترک لبه و یا ترک داخلی ارائه شده است. میدان های جابه جایی و تنش به صورت مجموعی از یک تابع معلوم و یک سری توابع با ضرایب مجهول بیان میشوند. این توابع طوری انتخاب میشوند که تکینگی میدان تنش در نوک ترک و ناپیوستگی میدان جابه جایی در راستای عمود بر وجوه ترک برآورده شود. در این روش شرایط مرزی اساسی و طبیعی همگن و غیر همگن به طور دقیق ارضا می شوند و معادلات تعادل و سازگاری به فرم معادله تغییراتی رایزنر با دقت موردنظر قابل اعمال است. حل معادله تغییراتی منجر به یک دستگاه معادلات خطی بر حسب ضرایب مجهول میشود. با بدست آوردن ضرایب مجهول، توابع جابه جایی و تنش در جسم معلوم میشوند و حداکثر بازشدگی ترک و ضرایب شدت تنش محاسبه خواهند شد. برای صحت سنجی و بررسی کارایی روش ارائه شده، جسم ترک دار در حالت های مختلف مود اول و مود ترکیبی بررسی شد. نتایج نشان میدهد که ضرایب شدت تنش دارای سرعت همگرایی بالایی هستند و نتایج روش ارائه شده دارای انطباق خوبی با نتایج تحلیلی موجود در مراجع میباشد.

    کلید واژگان: ضریب شدت تنش, فرمولاسیون ترکیبی, ماده الاستیک ناهمسانگرد, اصل تغییرات ریزنر
    Sediqeh Qasemi, Mohammad Taher Kamali *, Babak Shokrolahi Zadeh

    In this study, a semi-analytical method based on the Reisner's mixed formulation is presented for the elastic analysis of anisotropic homogeneous solids with an edge or interior crack. In this method, the displacement and the stress fields are represented as the sum of a known function and a finite series of functions with unknown coefficients. The functions are constructed in such a way that the displacement discontinuity across the crack faces and the exact singular behavior of the stress field at the crack tip are captured, moreover all essential and natural homogeneous and inhomogeneous boundary conditions are satisfied exactly. The equilibrium and the compatibility equations are also applied with the desired accuracy using the Reissner's variational principle. Solution of the variational equation leads to a set of linear algebraic equations in terms of the unknown coefficients. After computing of the unknown coefficients, the displacement and the stress fields are obtained and subsequently the stress intensity factors (SIFs) and crack opening displacement (COD) are calculated. The results show that computing of SIFs has high convergence rate and the results of the proposed approach are in good agreement with those of the analytical solutions reported in the literature.

    Keywords: Stress intensity factor, Mixed formulation, Anisotropic elastic material, Reissner’s variational principle
  • رحمت الله قاجار *، مجتبی حاجی محمدی
    صفحات نازک در سازه های دریایی و فضایی به وفور مورد استفاده قرار می گیرند. معمولا در قطعات و سازه های صنعتی نقص هایی هندسی به صورت ارادی و غیرارادی ایجاد می شوند که یکی از مهمترین آنها سوراخ می باشد. جوانه زنی ترک در محل تمرکز تنش سوراخ در قطعات مهندسی بسیار رایج است. حتی اگر این ترک نسبتا کوچک هم باشد، می تواند رشد نموده و منجر به وضعیتی خطرناک گردد. یکی از پارامترهای مهم بررسی رفتار ترک، ضریب شدت تنش است. در این مقاله با کاربرد روش تحلیلی موسخلیشویلی و یافتن نگاشت همدیس مناسب، رفتار دو ترک نابرابر و همراستای اطراف یک سوراخ دایروی بررسی و ضرایب شدت تنش محاسبه می شوند. تاثیر پارامترهای مختلف از جمله، زاویه بارگذاری، طول ترک ها و غیره بر روی مقادیر ضرایب شدت تنش بررسی می گردد. صفحه همسانگرد نامحدود و نوع بارگذاری و شرایط مرزی به گون های است که سطح سوراخ و ترک ها عاری از تنش می باشند و بار کششی در دوردست تحت زاویه دلخواه اعمال می گردد. جهت اطمینان از صحت روش، بعضی مسائل خاص را که حلشان موجود است حل نموده و با داده های موجود در مراجع مقایسه می گردد. در این مقاله یک رابطه صریح برای ضرایب شدت تنش برحسب پارامترهای هندسی ارائه می گردد. همچنین ضرایب شدت تنش مود اول و دوم برای بارگذار ی ها و طول ترک های متفاوت محاسبه می شوند.
    کلید واژگان: حل تحلیلی, ضریب شدت تنش, ترک, سوراخ, صفحه نامحدود
    R. Ghajar*, M. Hajimohamadi
    Thin plates are used in marine and aerospace structures. Geometric defects in components and industrial structures usually occur intentionally or unintentionally which hole is one of them. It is common that a crack initiate in the areas of stress concentration. Even if the crack is relatively small, it propagates and can lead to a dangerous situation. Stress intensity factor is one of the important parameters of the crack behavior. In this paper, by using the analytical solution of Muskhelishvili and finding suitable conformal mapping, behavior of two unequal and aligned cracks emanating from a circular hole is investigated. The effect of parameters such as load orientation, crack length and etc. is studied. The hole and the cracks are assumed to be traction free. The infinite isotropic plane is subjected to a uniform tensile loading at infinity in an arbitrary direction. To ensure the accuracy of the method, results are compared with some specific problems. In this paper, an explicit formula based on the geometric parameters of the problem is presented for stress intensity factor. Also and are obtained for various loading and cracks length.
    Keywords: Analytical Solution, Stress intensity factor, Crack, Hole, Infinite Plane
  • محاسبه ضرایب شدت تنش و تنش T برای ورق های ترک دار ترمیم شده با وصله های کامپوزیتی و فلزی یک طرفه و دو طرفه
    احسان براتی *، علیرضا سلمانیان مبارکه، قاسم صادقی
    به دلیل ویژگی های ممتاز مواد مرکب مانند سبکی، استحکام بالا و قابلیت شکل پذیری خیلی خوب، استفاده از وصله های کامپوزیتی در ترمیم ورق های ترک خورده و دارای شکاف، روشی کارآمد را فراهم می کند. در این مقاله عملکرد وصله های متفاوت مشتمل بر وصله های کامپوزیتی و فلزی با محاسبه ضرایب شدت تنش و تنش T با استفاده از روش المان محدود سه بعدی مورد بررسی قرار گرفته است. ارزیابی نقش خمش خارج از صفحه در عملکرد ترمیم با وصله های یک طرفه از اهداف مهم دیگر انجام این مطالعه بود. نتایج نشان داده است که هرچه وصله کامپوزیتی مستحکم تر باشد، کاهش ضرایب شدت تنش بیش تر خواهد بود. در نمونه های مورد بررسی وصله بورن/اپوکسی عملکرد بسیار بهتری نسبت به وصله شیشه/اپوکسی دارد. به علاوه، الحاق وصله های یک طرفه و دوطرفه، تغییر مقادیر تنش T را به همراه داشته که این تغییر برای زاویه ترک 0 درجه، بیش ترین و برای زاویه ترک 45 درجه کم ترین است. افزایش ضخامت چسب نیز منجر به افزایش ضریب شدت تنش در ورق ترمیم شده می شود. در نهایت مشخص شد، خمش خارج از صفحه نقش بسیار مهمی در عملکرد ترمیم با وصله های کامپوزیتی یک طرفه دارد.
    کلید واژگان: وصله کامپوزیتی, ضریب شدت تنش, مود ترکیبی, خمش خارج از صفحه
    Computation of stress intensity factors and T- stress for cracks repaired by single and double composite and metallic patches
    Ehsan Barati *, Alireza Salmanian Mobarakeh, Ghasem Sadeghi
    Due to various benefits of composite materials such as light weight, high strength and their excellent formability, the externally bonded composite patches have been proved to be a preferable method of repairing flaws and cracks in various engineering structures. In this paper, the behavior of various patches such as composite and metallic patches has been studied by calculating the stress intensity factor and the T-stress via 3D finite element method. The study of the out-of-plane bending role in repair of plates with single-sided patch is another aims of this research. The results showed that the higher stiffness of the composite patch leads to further reduction in stress intensity factor. It is found that in the studied specimens, the boron/epoxy patch has the better behavior compared with glass/epoxy one. Furthermore, using single-sided and double-sided patches leads to change in the T-stress value. The largest change achieved by the crack angle equals to 0 and the smallest on achieved by the crack angle equals to 45 degrees. Increasing the adhesive thickness leads to increasing the stress-intensity factor in repaired plate. Finally, it is found that the out-of-plane bending has the significant effect on behavior of repair with single-sided composite patch.
  • محمود شریعتی، محمد باقر نظری، مسعود مهدی زاده رخی *
    روش های تولید مواد تابعی سبب می شود رفتار این مواد غیر ایزوتروپ باشد. در این مقاله از روش بدون المان گلرکین برای مطالعه شکست مواد تابعی ارتوتروپیک استفاده شده است. در این روش محاسبه عددی مشتق میدان های اصلی و کمکی کرنش به سادگی انجام می شود، حال آنکه روش المان محدود و فرم توسعه یافته آن با مشکلاتی همراه است. به علاوه در این مقاله یک انتگرال پایستار جدید برای محاسبه پارامترهای شکست در مواد غیرهمگن ارائه شده است که فرم یکسانی برای بارگذاری مکانیکی و حرارتی دارد. این شکل جدید از انتگرال برهم کنش دارای ترم هایی با تعبیر فیزیکی مشخص بوده و برای برهم کنش میدان های خطی بر میدان الاستیک دارای ترم های ثابت است و به طور سیستماتیک قابل تعمیم می باشد. در این مقاله، ضرایب شدت تنش در مواد تابعی ارتوتروپیک با به کارگیری این انتگرال برهم کنش محاسبه شده است. برای گسسته سازی معادلات حاکم از روش بدون المان گلرکین استفاده شده است. در چند مثال اثر تغییر خصوصیات مواد بر ضرایب شدت تنش بررسی شده است. مقایسه نتایج با مقادیر گزارش شده در مقالات موجود بیانگر دقت قابل قبول رابطه ارائه شده است.
    کلید واژگان: انتگرال پایستار, ترک, ضریب شدت تنش, مواد مرکب تابعی ارتوتروپیک, روش بدون المان گلرکین
    Mahmoud Shariati, Mohammad Bagher Nazari, Masoud Mahdizadeh Rokhi *
    Production methods of functionally graded materials cause anisotropic behavior. In this paper, the element-free Galerkin method is used to study of fracture behavior of orthotropic functionally graded materials. In this method, numerical calculation of the main and auxiliary strain fields is simply done while, in finite element and extended finite element methods, it is associated with difficulties. In addition to in this paper, a path-independent integral is presented to compute the fracture parameters in heterogeneous materials which has a unique form for mechanical and thermal loading. This new form of interaction integral includes terms with the certain physical interpretation. Also, the presented form of interaction integral has fixed term for interaction of linear fields on elastic field and it is systematically extensible. In this paper, the stress intensity factors in orthotropic functionally graded materials are obtained by using this interaction integral formula. The element-free Galerkin method is implemented to discrete the governing equations. The effect of materials characteristics on the stress intensity factors is studied in several examples. The obtained results are in good agreement with reported ones in existence papers.
    Keywords: path-independent integral, crack, stress intensity factor, orthotropic functionally graded materials, element-free Galerkin method
  • جواد علیزاده کاکلر *، جمال خضری، علی عبدلی
    اگر ترک مرکزی در یک صفحه بی نهایت بزرگ تحت بارگذاری یکنواخت (ترک گریفیث)، به یکی از لبه های اعمال بار نزدیک شود، تبدیل به ترک زیرسطحی می شود. ترک های زیرسطحی، در سازه هایی که در معرض پدیده خستگی تماس غلتشی قرار دارند، ایجاد می شوند. در این مطالعه، ابتدا با استفاده از مدل سازی اجزامحدود، ضرایب شدت تنش ترک گریفیث تحت کشش و برش یکنواخت محاسبه و با خطای کمتر از 0.1% صحه گذاری گردیده است. سپس، با نزدیک نمودن ترک به یکی از لبه های موازی صفحه، ضرایب شدت تنش مود ترکیبی ترک زیرسطحی به ازای عمق های مختلف تعیین شده است. عدم تقارن هندسی نسبت به سطح ترک و کوپلینگ مودهای شکست، موجب بروز مودهای برشی و کششی قابل ملاحظه برای ترک زیرسطحی به ترتیب تحت بارهای کششی و برشی می گردد. با کاهش عمق ترک، کوپلینگ مودهای شکست افزایش می یابد تا جایی که در نسبت طول به عمق 20 برای ترک، ضرایب شدت تنش ناشی از این پدیده، 69% ضرایب شدت تنش مودهای اصلی می شوند. همچنین، با برازش دقت بالای تابع درجه سه بر ضرایب شدت تنش مود ترکیبی محاسبه شده، چهار ضریب شکل برای مودهای کششی و برشی ناشی از کشش و برش یکنواخت ترک زیرسطحی ارائه شده است. روابط صریح ارائه شده برای ضریب شدت تنش، برای استفاده سریع و راحت توسط مهندسان بسیار مفید خواهد بود. مقادیر به دست آمده از این روابط، حتی برای بارگذاری های غیریکنواخت نیز می تواند تقریب خوبی از ضرایب شدت تنش باشد (به خصوص برای طول ترک های کوتاه که تغییرات بار روی آن ها نمی تواند چندان زیاد باشد).
    کلید واژگان: ضریب شدت تنش, ترک گریفیث, ترک زیرسطحی, کوپلینگ مودهای شکست, ضریب شکل
    Javad Alizadeh Kaklar *, Jamal Khezri, Ali Abdoli
    The Griffith crack, a central crack in an infinite plane under uniform loading, is converted to a subsurface one by moving close to a loaded edge of the plane. Subsurface cracks initiate under rolling contact fatigue conditions. In this paper, first, finite element model of the Griffith crack has been developed and validated by calculating stress intensity factors (SIFs) under uniform tension and shear loadings. Then, by moving the crack close to a parallel edge of the plane, mixed mode SIFs of the subsurface crack have been determined for a wide range of the cracks depths. Non-symmetrical geometry with respect to the crack edge causes coupling between fracture modes and so, considerable shear and tension fracture modes under tension and shear loadings, respectively. The ratio of SIF for the coupling mode to the direct mode is creased up to 69% for the length to depth ratio of 20. Also, by fitting third-degree polynomials to the mixed mode SIFs, four geometry correction factors have been obtained for SIFs of subsurface cracks under uniform loadings. These approximate equations can be used easily and efficiently by engineers. Also, the relations can be utilized as a primary estimation for non-uniform loadings, especially when the crack length as well as the load variation along it is small.
  • سید مهدی نبوی *، امین زارعی
    در این مقاله حل بسته ی ضرایب شدت تنش در نقطه ی عمقی ترک نیم بیضوی محیطی واقع در سطح داخلی استوانه بدست آمده است. استوانه تحت فشار (داخلی و خارجی) و انتقال حرارت از نوع جابجائی اجباری با سیال است. جهت تحلیل، ابتدا تابع وزن نقطه ی عمقی برای ترک نیم بیضوی محیطی با استفاده از دو بار مرجع ارائه شده است. انتخاب بار مرجع به صورت بارگذاری یکنواخت و خطی افزایشی روی سطح ترک در نظر گرفته شده و به هر کدام یک منحنی که تابع نسبت منظر ترک و عمق نسبی آن است برازش شده است. سپس مساله حرارتی در حالت پایدار مورد بررسی قرار گرفته و ضرایب شدت تنش با استفاده از تابع وزن بدست آمده محاسبه شده است. اعتبارسنجی مدل ارائه شده در حالت خاص بارگذاری با نتایج سایر مقالات در حالات خاص بارگذاری مقایسه شده است که بیانگر دقت خوبی است. در ادامه اثرات نسبت منظر، عمق نسبی و نوع انتقال حرارت جابجایی روی ضرایب شدت تنش مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج این تحقیق نشان می دهد که ترک های کم عمق در برخی حالات بارگذاری و اشکال ترک نسبت به ترک های عمیق تر بحرانی تر هستند و حل حالت اعمال دما در سطح داخلی استوانه نسبت به حالت جابجائی اجباری محافظه کارانه تر است.
    کلید واژگان: ترک نیم بیضوی محیطی, روش تابع وزن, ضریب شدت تنش, استوانه
    S. M. Nabavi *, A. Zareei
    In this paper, the closed-form stress intensity factors are calculated at the deepest point of a circumferential semi-elliptical crack located at the inner surface of a cylinder. The cylinder is subjected to pressure (internal and external) and the inner surface of the cylinder is subjected to convection cooling. To solve the problem, initially, a weight function is derived for the deepest point of the circumferential semi-elliptical crack using two reference loads. Then, the steady state solution of the thermoelasticity problem is derived and, finally, the stress intensity factors are extracted using the weight function method. For some special cases of loading, the results of the present theory are compared with available solutions in the literature indicating an acceptable agreement. Moreover, the effects of crack relative depth and aspect ratio and heat transfer type on the thermal stress intensity factors are studied. The extracted results demonstrate that for some cases of loading and crack geometry, shallow cracks are more critical than deep ones and the solution of conduction heat transfer is more conservative than the forced convection one.
    Keywords: Circumferential semi-elliptical crack, Weight function method, Stress intensity factor, Cylinder
  • مهدی پورسیفی، رضا تیموری فعال
    تحلیل تنش یک استوانه ایزوتروپیک تضعیف شده توسط چندین ترک استوانه ای هم محور با استوانه و تحت بارگذاری برشی و شعاعی بر روی سطح جانبی استوانه، در این مقاله مورد بررسی قرار می گیرد. در ابتدا حل نابجایی های سومیقلیانا و ولترا در استوانه با استفاده از حل گلرکین برای مسائل متقارن محوری بدست می آید. سپس با حل عددی معادلات انتگرالی که دارای تکینگی از نوع کوشی می باشند، دانسیته نابجایی های سومیقلیانا و ولترا روی سطوح ترکها محاسبه می گردد. با استفاده از دانسیته های نابجایی، ضرایب شدت تنش مدهای اول و دوم در چندین مثال بدست می آیند.
    کلید واژگان: استوانه نامحدود, نابجایی سومیقلیانا, نابجایی ولترا, ضریب شدت تنش, تکینگی کوشی
    In this article, stress analysis of an isotropic infinite cylinder weakened by multiple concentric cylindrical cracks subjected to shear and radial loadings on the lateral surface of the cylinder is accomplished. First, relations for stress and displacement components are given in terms of the Galerkin biharmonic vector potential. Next, using these relations, the dislocation solutions for both Somigliana and Volterra dislocation are derived. Using the distributed dislocation technique, integral equations for the infinite cylinder with arbitrary number of the cylindrical cracks are constructed. The numerical solution of resulting integral equations which are of the Cauchy type singular equations leads to evaluation of Somiglianaand Volterra dislocation densities on the crack surfaces. Using related dislocation densities, the stress intensity factors of crack tips for some examples are attained and variations of them with lengths of cracks are discussed. For some special cases, validation of the results of this study with others available in the literature is done.
    Keywords: Infinite Cylinder, Somigliana dislocation, Volterra dislocation, Stress intensity factors, Cauchy type singular
  • محمدباقر نظری، حمید رجایی
    در این مقاله، برای محاسبه ضرایب شدت تنش در محیط همسانگرد مستطیلی که در معرض تنش های گرمایی و رطوبتی قرار دارد از روش المان محدود توسعه یافته استفاده شده است. در معادلات حاکم هایگرو ترمو الاستیسیته، کوپل دوطرفه میدان های دما و رطوبت و در یک حالت، ضریب پخش رطوبتی تابع دما در نظر گرفته شده است. برای به دست آوردن ضرایب شدت تنش، روش انتگرال برهم کنش برای بارهای گرمایی/رطوبتی توسعه داده شده است. در روش المان محدود توسعه یافته به منظور کاهش خطا، از المان های مستطیلی هشت گره ای ریز شونده، به سمت نوک ترک، استفاده شده است. برای صحت سنجی نتایج عددی، ضریب شدت تنش برای ترک مود I با روش تابع وزنی نیز به دست آمده است. در حل تحلیلی، ابتدا معادلات هایگرو ترمو الاستیسیته حاکم غیرکوپل شده اند و پس از بی بعد سازی، از روش جداسازی متغیرها برای حل آن ها استفاده شده است. نتایج نشان می دهند گرادیان غلظت رطوبت تاثیر قابل توجهی روی ضریب شدت تنش دارد و باید در مدل مساله لحاظ شود. قبل از رسیدن میدان دما به حالت پایا، کوپل دوطرفه میدانهای دما و رطوبت باعث هم زمانی تغییرات این میدانها می شود و روی تغییر زمانی ضریب شدت تنش اثر می گذارد. بطوریکه، در ابتدای اعمال شوک گرمایی ضریب شدت تنش برای ترکهای کوتاهتر مشابه بارگذاری گرمایی بزرگتر نیست. همچنین، با افزایش طول ترک و زاویه ترک مقدار ضریب شدت تنش مود I کاهش می یابد. از طرف دیگر، در نظر گرفتن ضریب پخش رطوبتی به صورت تابعی از دما، زمان لازم برای رسیدن به تعادل رطوبتی را افزایش می دهد.
    کلید واژگان: روش المان محدود توسعه یافته, تنش گرمایی, رطوبتی, انتگرال برهم کنش, ضریب شدت تنش
    Mohammad Bagher Nazari, Hamid Rajaei
    In this paper, the extended Finite Element Method (XFEM) is implemented to compute the Stress Intensity Factors (SIFs) for rectangular media subjected to a hygrothermal loading. In governing hygrothermoelasticity equations, the cross coupled of temperature and moisture fields and temperature-dependent diffusion in some cases are considered. Furthermore, an interaction integral for hygrothermal loading is developed to compute the stress intensity factors. The non uniform mesh of isoparametric eight-nod rectangular element is used in XFEM to decrease the absolute error in SIFs computations. In order to numerical results validation, the SIF of mode I is obtained analytically. The coupled governing equations are firstly decoupled in terms of new variables and then solved by the separation of variable method. According to the results, the moisture concentration gradient has a significant effect on the SIFs so should be considered in the model. Up to reaching temperature to its steady state, the cross coupled of temperature and moisture synchronies their time variation which affects on the time variation of SIF. At early time of thermal shock, the SIF for shorter cracks is not necessarily lesser than the longer ones. Also, the mode I SIF for longer and inclined cracks is smaller. On the other hand, considering the moisture concentration as a temperature function increases the time required to reach the moisture steady state.
    Keywords: Extended Finite Element Method (XFEM), Interaction Integral, Stress Intensity Factors (SIFs), Hygrothermal Loading
  • ادریس فرهی نژاد، محمدباقر نظری *، مسعود مهدیزاده
    در این مقاله، ضریب شدت تنش برای یک ترک محیطی کامل در سطح داخلی یک استوانه جدار ضخیم تعیین شده است. استوانه تحت شوک گرمایی طبق مدل تاخیر فاز دوگانه در سطح خارجی به طور متقارن محوری قرار دارد. در معادلات ترموالاستیسیته حاکم، از کوپل میدان های دما و کرنش و اثر ترم اینرسی صرف نظر شده و میدان های دما و تنش با استفاده از تبدیل لاپلاس معکوس عددی به دست آمده است. ضریب شدت تنش مود I نیز با استفاده از روش تابع وزنی تعیین می شود. توزیع دما، تنش و ضریب شدت تنش مدل تاخیر فاز دوگانه با مدل های دیگر مقایسه و اثر زمان های آسایش شار گرمایی و گرادیان دما روی آنها بررسی شده است. نتایج علاوه بر اختلاف تغییر زمانی دمای یک نقطه طبق مدل تاخیر فاز دوگانه با مدل های هذلولوی و فوریه، رفتار متفاوت ترک نسبت به مدل فوریه را نشان می دهد. ضریب شدت تنش بیشینه مدل تاخیر فاز دوگانه از مدل فوریه به طور قابل ملاحظه ای بزرگتر است. همچنین، در مدل تاخیر فاز دوگانه ضریب شدت تنش بیشینه در هر لحظه قبل از رسیدن پیشانی موج به سطح داخلی، برای ترکی اتفاق می افتد که پیشانی موج تنش در موقعیت نوک آن قرار دارد. مطابق نتایج، در نظر گرفتن مدل مناسب هدایت گرمایی در طراحی سازه ها تحت بار گرمایی گذرا اهمیت ویژه ای دارد.
    کلید واژگان: ضریب شدت تنش, مدل گرمایی تاخیر فاز دوگانه, روش تابع وزنی, شوک گرمایی, ترک محیطی در استوانه
    Edris Farahinejad, Mohammad Bagher Nazari *, Masoud Mehdizadeh
    In this paper¡ the stress intensity factor for an internal circumferential crack in a thick-walled cylinder has been determined. The cylinder has been subjected to an axisymmetric thermal shock on the outer surface according to the dual phase lag theory. The uncoupled¡ quasi-stationary thermoelastic governing equations have been assumed. The temperature and stress fields have been solved analytically in the Laplace domain and its Laplace inversion transform has been obtained numerically. Using weight function method¡ the stress intensity factor for mode-I has been extracted. Temperature¡ stress and stress intensity factor of hyperbolic and dual phase lag theories have been compared and the effects of heat flux and temperature gradient time relaxations on the temperature¡ stress and stress intensity factor have been studied. According to the results¡ the dual phase lag temperature distribution is different in comparison with the Fourier model. Also¡ the stress intensity factor for dual phase lag model is significant larger than Fourier one. Moreover¡ the maximum stress intensity factor in dual phase lag model occurs for a crack that the peak of stress wave reaches to its tip. Results show assumption of adequate heat conduction model for structure design under transient thermal loading is critical.
    Keywords: Stress intensity factor, Dual phase lag, Weight function method, Thermal shock, Circumferential crack in cylinder
نکته
  • 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.
درخواست پشتیبانی - گزارش اشکال