بررسي شكست مود مركب الاستيك-پلاستيك ماده پليمري ABS

Investigation on mixed mode elastic-plastic fracture behavior of ABS polymeric material

در حال حاضر، مواد پليمري در بسياري از كاربردهاي صنعتي و مهندسي مورد استفاده قرار مي‌گيرند. در بسياري از اين كاربردها، ترك به صورت مود تركيبي ايجاد مي‌شود. بنابراين بررسي رفتار شكست اين مواد در زواياي مختلف بارگذاري در طراحي ايمن سازه‌ها بسيار اهميت دارد. در اين تحقيق به بررسي رفتار شكست مود مركب الاستيك- پلاستيك ماده پليمريABS بر اساس پارامتر كليدي و بسيار مهم انتگرالJ پرداخته شده و با استفاده از گيره اصلاح شده آركان، رفتار شكست اين ماده در سه زاويه متفاوت بارگذاري به ترتيب در مود كششي خالص، مود مركب درون صفحه‌اي و مود برشي خالص مورد بررسي قرار گرفته است. اين كار با دو روش آزمايشگاهي انتگرال J به نام‌هاي روش چند نمونه‌اي و روش نرماليزيشن انجام شد. در نهايت با برازش توابع خطي و تواني بر روي داده‌هاي به دست آمده بر اساس دو استاندارد E813-81 و E813-87 و با احراز شرط كرنش صفحه‌اي، مقدار چقرمگي شكست (JIc) اين ماده پليمري حاصل شد. با مقايسه منحنيهاي (J-R)، هم‌خواني بسيار خوبي در نتايج حل دو روش مشاهده گرديد. حداقل اختلاف دو روش، در مود برشي با استاندارد E813-81 به مقدار 37/1% و حداكثر اختلاف نيز در مود كششي با استاندارد E813-87 به مقدار 7/30% به دست آمد.

Nowadays, polymeric materials are used in most industrial and engineering applications. In many of the applications, crack is initiated in mixed mode loading conditions. As a result, investigation of these materials at different loading angles is essential for safe design of structures. In this paper the mixed-mode elastic-plastic fracture behavior of ABS material based on J-integral key parameter was studied and the modified Arcan fixture was employed to investigate fracture behavior of this material under pure mode I (opening mode), pure mode II (shearing mode) and in plane mixed mode loading conditions. This work has been carried out experimentally by J–integral method named multi-specimen and normalization techniques. Finally, by fitting linear and power functions based on ASTM E813-81 and E813-87 test procedures respectively, the fracture toughness of this polymeric material was obtained in plane strain condition. The (J-R) curve comparison showed good agreement between the two methods. The minimum difference between the two methods obtained in a shear mode by ASTM E813-81 was about 1.37% and the maximum difference observed in tensile mode by ASTM E813-87 was about 30.7%.