بررسی تاثیرات زمان فراز بار ضربه‌ای بر ضریب شدت تنش دینامیکی‌ در ترک دو بعدی نیمه بینهایت بر روی جسم نامحدود

نویسندگان

دانشگاه سمنان

چکیده

تعیین ضریب شدت تنش دینامیکی در نوک ترک، تحت بارگذاری ضربه‌ای، همواره مورد توجه محقیقن بوده است.‌ تغییرات بار ضربه بر حسب زمان در معادلات تحلیلی، معمولا به صورت تابع پله تعریف می‌شود. اما نتایج تستهای عملی نشان داده است که در بارگذاری ضربه‌ای، مدت زمان کوتاهی طول می‌کشد تا بار از صفر به ماکزیمم مقدار خود برسد. به این بازه زمانی کوتاه، زمان فراز گفته می‌شود. در این تحقیق، ضریب شدت تنش دینامیکی‌ در نوک ترک نیمه بینهایت با در نظر تابعی ریاضی، که در آن اثرات زمان فراز اعمال شده، به صورت تحلیلی محاسبه شده است. سپس مقایسه‌ای بین رابطه تحلیلی به دست آمده با تحقیقات پیشین و همچنین نرم افزار المان محدود صورت گرفته است. در نهایت، روشهای عملی و تاثیرات آنها بر میزان زمان فراز و ضریب شدت تنش دینامیکی‌ ارائه شده است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

The Effect of Rise Time in Dynamic Stress Intensity Factor for Impact Loading

نویسنده [English]

  • Mohammad Damghani Nouri
چکیده [English]

Dynamic stress intensity factor determination on crack tip under impact loading is widely investigated. The history of impact loading in analytical researches is considered to be step function but experimental tests show that in impact loading, a small time is needed to the loading rise from zero to ultimate amount. This interval time is called rise time.
In this research, Firstly, Dynamic stress intensity factor for a semi- infinite crack on a plate under impact loading is determined analytically but the history of loading is considered as a ramp function. Then a comparison between the analytical solution in this paper and the last results and also with finite element is done. Finally, the experimental method for changing the rise time on impact loading is presented and the effect of it in dynamic stress intensity factor is researched.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Dynamic Stress Intensity Factor
  • rise time
  • Impact loading
  • Finite element
  • step funstion
1-      

 

[1] Sih, G.C. (1977) Elastodynamic crack problems vol. 4: Springer.

[2] Wen,P., Aliabadi, M.H., Rooke, D.P.(1996) The influence of elastic waves on dynamic stress intensity factors (two-dimensional problems),  Archive of Applied Mechanics, Vol.[ 66], pp. 326-33.

[3]Rubio-Gonzalez, C.,Mason, j. (2002) Dynamic stress intensity factor due to concentrated loads on a propagating semi-infinite crack in orthotropic materials, International journal of fracture, vol. [118], pp. 77-96.

[4] Ing, Y.S., Ma,C.C. (2005) Exact transient full–field analysis of a finite crack subjected to dynamic anti–plane concentrated loadings in anisotropic materials, Proceedings of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Science, vol. [461], pp. 509-539.

[5] Rodríguez-Castellanos, A., Rodríguez-Sánchez, J.E., Núñez-Farfán, J., Olivera-Villaseñor, R.E. (2006) Crack effects on the propagation of elastic waves in structural elements,Revista mexicana de física, vol. [52], pp. 104-110.

[6] Itou, S. (2007) Dynamic stress intensity factors around a cylindrical crack in an infinite elastic medium subject to impact load, International Journal of Solids and Structures, vol. [44], pp. 7340-7356.

[7]Itou,S. (2013) Effect of couple-stresses on the Mode I dynamic stress intensity factors for two equal collinear cracks in an infinite elastic medium during passage of time-harmonic stress waves, International Journal of Solids and Structures,vol. [50], pp. 1597–1604.

[8] Malezhik, M.P., Malezhik, O.P., Chernyshenko, I.S. (2006) Photoelastic determination of dynamic crack-tip stresses in an anisotropic plate," International Applied Mechanics, vol. [42], pp. 574-581.

[9] Ravi-Chandar, K. (2004)Dynamic fracture: Elsevier Science.

[10] Wang,L. (2007)Foundations of stress waves: Elsevier Science Limited.

[11] Zhang, Ch., Gross, D., Zhang,Ch. (1998) On wave propagation in elastic solids with cracks: Computational Mechanics PublicationsSouthampton.

[12] Freund, L.B. (1998)Dynamic fracture mechanics: Cambridge university press.

[13] Milne, I., Ritchie, R.O., Karihaloo, B.L. (2013) Comprehensive structural integrity vol: Elsevier.

[14]Ramírez, H., Rubio-Gonzalez, C. (2006) Finite-element simulation of wave propagation and dispersion in Hopkinson bar test, Materials & design, vol. [27], pp. 36-44.

[15]Elkaranshawy, H.A., Bajaba, N.S. (2012) A Finite Element Simulation of Longitudinal Impact Waves in Elastic Rods, inMaterials with Complex Behaviour II,Vol. [16],pp. 3-17.

[16] Lu, Y., Li, Q. (2010) Appraisal of pulse-shaping technique in split Hopkinson pressure bar tests for brittle materials, International Journal of Protective Structures, vol. [1], pp. 363-390.