جابجایی باز شدن نوک ترک

جابجایی باز شدن نوک ترک ( CTOD ) یا δ t فاصله بین وجوه مخالف نوک ترک در موقعیت 90 درجه است. موقعیت پشت نوک ترک که در آن فاصله اندازه گیری می شود دلخواه است، اما معمولاً از نقطه ای استفاده می شود که در آن دو خط 45 درجه که از نوک ترک شروع می شوند، سطوح ترک را قطع می کنند. [ ۱] این پارامتر در مکانیک شکست برای مشخص کردن بارگذاری روی ترک استفاده می شود و می تواند با پارامترهای دیگر بارگذاری نوک ترک مانند ضریب شدت تنش K و J - انتگرال الاستیک - پلاستیک مرتبط باشد.
برای شرایط تنش سطحی، CTOD را می توان به صورت زیر نوشت:[ ۲] [ ۳]
δ t = ( 8 σ ys a π E ) ln ⁡
جایی که σ ys تنش تسلیم است، a طول ترک است، E مدول یانگ است و σ ∞ استرس اعمال شده از راه دور است.
تحت بارگذاری خستگی، دامنه حرکت نوک ترک در طول زمان یک چرخه بارگذاری ، Δ δ t می تواند برای تعیین نرخ رشد خستگی با استفاده از معادله رشد ترک استفاده شود. گسترش کرک برای یک چرخه d a / d N ، معمولاً از مرتبه Δ δ t است. [ ۴]
بررسی نمونه های آزمایش شکسته، منجر به مشاهده این شد که سطوح ترک قبل از شکستگی به دلیل کند شدن یک ترک اولیه تیز توسط تغییر شکل پلاستیک، از یکدیگر جدا شده اند. درجه کند شدن ترک متناسب با چقرمگی ماده افزایش می یابد. [ ۵] این مشاهدات منجر به در نظر گرفتن باز شدن در نوک ترک به عنوان معیاری برای چقرمگی شکست شد. COD در اصل به طور مستقل توسط آلن کوترل و A. A. Wells پیشنهاد شد. [ ۶] [ ۷] این پارامتر به CTOD معروف شد. G. R. Irwin بعداً فرض کرد که انعطاف پذیری نوک ترک باعث می شود ترک به گونه ای رفتار کند که انگار کمی طولانی تر است. بنابراین، تخمین CTOD را می توان با حل جابجایی در نوک فیزیکی ترک انجام داد.
CTOD یک پارامتر واحد است که انعطاف پذیری نوک ترک را در خود جای می دهد. اندازه گیری آن در مقایسه با تکنیک هایی مانند انتگرال J آسان است. این یک پارامتر شکستگی است که معنی فیزیکی بیشتری نسبت به بقیه دارد.
با این حال، هم ارزی CTOD و انتگرال J فقط برای مواد غیر خطی اثبات شده است، اما برای مواد پلاستیکی نه. گسترش مفهوم CTOD برای تغییر شکل های بزرگ دشوار است. محاسبه J - انتگرال در مورد فرآیند طراحی با استفاده از تکنیک های روش اجزای محدود آسان تر است.