پيش بيني مسير رشد ترك در نمونه ي پليمري داراي شيار V شكل تحت بارگذاري مركب برشي - فشاري

Crack growth trajectory prediction in V-notched polymeric specimen under combined compressive-shear loading conditions

مسير رشد ترك از شيارهاي V شكل نوك گرد در نمونه ي ديسك برزيلي ساخته شده از پليمر پلكسي گلاس تحت بارگذاري برشي- فشاري به دو صورت تجربي و تئوري مورد بررسي قرار گرفته است. در ابتدا با انجام 18 آزمايش شكست، مسير تجربي رشد ترك بر روي نمونه ي ديسك برزيلي داراي شيار V شكل (RV-BD) براي زواياي دهانه ي شيار مختلف و شعاع نوك شيار 0/5 ميلي متر به دست آمده است. سپس با استفاده از دو روش المان محدود توسعه يافته بر مبناي مدل ناحيه ي چسبناك و روش گام به گام بر مبناي معيار حداكثر تنش محيطي، مسير رشد ترك پيش بيني شده است. پيش بيني هاي حاصل از هر دو روش المان محدود توسعه يافته و روش گام به گام و همچنين نتايج آزمايشگاهي نشان مي دهند كه اگرچه شيار V شكل تحت بارگذاري برشي- فشاري قرار دارد، اما شكست آن در اثر تنش هاي كششي موجود در لبه ي شيار آغاز شده و تا مرز خارجي قطعه رشد مي كند. تطابق كيفي مسيرهاي پيش بيني شده توسط هر دو معيار با مسير به دست آمده از مشاهدات آزمايشگاهي نشان دهنده ي توانايي هر دو روش در پيش بيني مسير رشد ترك، براي شيارهاي V شكل تحت بارگذاري برشي- فشاري مي باشد.

Crack growth trajectory in V-notched specimens is investigated by polymeric round-tip V-notched Brazilian disk (RV-BD) under combined compressive-shear loading conditions both experimentally and theoretically. First، the experimental fracture trajectory of RV-BD specimens is obtained by means of 18 fracture tests for various notch opening angles and 0.5 mm notch tip radius. Then، by utilizing two methods، namely the extended finite element method (XFEM) based on the cohesive zone model and the incremental method on the basis of the maximum tangential stress (MTS criterion)، the fracture trajectory is predicted. Predictions of both the methods and also the experimental observations show that although the V-notch is under compressive-shear loading conditions، fracture initiates due to the tensile stresses at the notch border and propagates to the external boundary of the specimen. The graphical agreement of the two predicted trajectories with the experimental one demonstrates the ability of both methods in predicting the fracture trajectory for V-notches under compressive-shear loading conditions.