مروري بر روش‌هاي آزمايش مكانيك شكست بر روي نمونه‌هاي غير استاندارد انحنادار جدار نازك

A review on fracture mechanics test methods on non-standard thin-walled curved specimens

قطعات انحنادار جدارنازك در بسياري از كاربردهاي صنعتي از جمله صنايع هوايي بطور گسترده به كار مي‌روند. بطور خاص در ساخت اجزا مختلف پره روتور بالگرد از تعداد قابل توجهي از اين قطعات استفاده مي گردد. با گسترش روزافزون كاربرد مكانيك شكست جهت تخمين عمر باقي مانده سازه ها لازم است كه خواص مكانيك شكست اين قطعات تعيين شود. به علت ضخامت پايين و انحنا موجود در اين اجزا ، استفاده از روش هاي استاندارد آزمايش مكانيك شكست براي آن ها ميسر نمي باشد. بنابراين نياز به ابداع و توسعه روش‌هاي جديد آزمايش در اين قطعات احساس مي‌گردد. تلاش هاي گسترده اي از سوي محققين مختلف به منظور غلبه بر اين مشكل انجام شده است كه منجر به پيدايش تيوري شكست ورق هاي انحنادار، توسعه و طراحي روش هاي جديد براي آزمايش شكست نمونه هاي غير استاندارد و تكميل روش هاي تجربي مرسوم مانند روش آزمايش انفجاري گرديده است. در مقاله مروري حاضر، ابتدا تيوري ورق‌هاي انحنادار به منظور مرتبط ساختن رفتار نمونه‌هاي انحنادار با نمونه‌هاي تخت بيان گرديده و بر اساس آن، روش متداول آزمايش انفجاري (BT) كه براي آزمايش شكست قطعات انحنادار بسته بكار مي رود، معرفي مي‌شود. سپس مروري بر روش‌هاي جديد آزمايش با استفاده از نمونه‌هاي غيراستاندارد شامل آزمايش نمونه فشرده كششي خميده (CCT)، كشش بارگذاري پيني (PLT)، خمش سه‌نقطه (TPB)، كشش نمونه حلقوي با دو شيار لبه‌اي (DENT)، آزمايش قالب داخلي مخروطي (ICM) و آزمايش نمونه ايكس شكل انجام شده و در پايان نيز مقايسه‌اي بين روش‌هاي مذكور صورت مي‌گيرد.

Curved thin-walled structures are extensively used in many industrial applications including aviation industries. These parts have a specific role in the manufacture of helicopter main rotor blade. Fracture mechanics parameters are needed for life estimation and life extension of curved thin-walled structures. Standard methods of fracture mechanics testing are not applicable to these parts because of curvature and thinness of the specimens. So it is necessary for new test methods for these specimens to be investigated and developed. Many attempts have been made by scientists to overcome these problems and some theories and experimental methods such as the theory of fracture of thin-walled curved plates, conventional burst test method and some new non-standard test methods have been initiated and developed. In the present paper, first, the theory of thin-walled curved plates has been briefly presented to link the behavior of curved specimens to the flat ones and the conventional burst test (BT) method has been accordingly introduced. Then, the newly developed non-standard test methods such as compact curved tension (CCT), pin loading tension (PLT), three points bending (TPB), double edge notched tension (DENT), internal conical mandrel (ICM) and X-specimen have been reviewed. Finally, a comparison was made between the mentioned methods to determine the most appropriate one.