استخراج حجم موثر قطعه ی سرامیکی با هندسه ی مخروط ناقص تحت فشار داخلی به روش تحلیلی و عددی

مواد سرامیکی به دلیل حفظ استحکام در دمای بالا، انبساط حرارتی کم و مقاومت عالی در برابر فرسایش برای کاربردهای سازه ای، مناسب هستند. با این حال، سازه های سرامیکی عموما ترد هستند و به دلیل عیوب ذاتی که می توانند از طریق ساخت، جابجایی یا در حین سرویس وارد آن ها شوند، بشکنند. در نمونه های آزمایش استحکام مواد سرامیکی، استحکام مشاهده شده به حجم نمونه و روش آزمایش بستگی دارد و نتایج دارای پراکندگی قابل توجهی هستند. از طرفی تشخیص تغییرپذیری استحکام مواد سرامیکی برای طراحی سازه ای، مهم است و در فرایند طراحی این تغییرپذیری معمولا نیاز به یک معیار واماندگی با مبنای احتمالاتی دارد که با توجه به شکست ترد سرامیک ها، معمولا از توزیع ویبول برای بیان استحکام آن ها استفاده می شود. به کمک توزیع ویبول، مفهوم حجم موثر تعریف می شود و با استفاده از آن استحکام یک نمونه ی آزمایش با هندسه و بارگذاری مشخص از نمونه ی دیگری که هندسه و بارگذاری متفاوتی دارد پیش بینی می گردد. در این پژوهش معادله ی حجم موثر برای یک قطعه ی سرامیکی با هندسه ی مخروط ناقص تحت فشار داخلی به روش تحلیلی به دست آمده است. با داشتن حجم موثر برای این پیکربندی و با تعداد کافی آزمایش استحکام به کمک نمونه های کوچک و کم هزینه ی خمشی، می توان استحکام کششی قطعه ی سرامیکی مخروطی را بدون انجام آزمایش های متعدد و پر هزینه پیش بینی نمود. همچنین برای مخروط ناقصی با جنس و ابعاد مشخص، حجم موثر به صورت عددی نیز محاسبه گردید و نسبت به مقدار تحلیلی 3% خطا داشت.