ضریب شدت تنش، K ، در مکانیک شکست برای پیش بینی وضعیت تنش ( شدت تنش ) در نزدیکی نوک ترک یا شکاف ناشی از بار از راه دور یا تنش های پسماند به کار می رود. [ ۱] ضریب شدت تنش یک ساختهٔ نظری است که معمولاً برای یک ماده الاستیک خطی و همگن اعمال می شود و به عنوان یک معیار شکست برای مواد ترد استفاده می شود. همچنین یک تکنیک مهم در مبحث حد مجاز آسیب است. این مفهوم همچنین برای موادی که تسلیم در مقیاس کوچک در نوک ترک دارند می تواند به کار رود.
بزرگی K به هندسه نمونه، اندازه و محل ترک یا شکاف، و بزرگی و توزیع بار روی ماده بستگی دارد. که می توان آن را به صورت زیر نوشت:[ ۲] [ ۳]
K = σ π a f ( a / W ) که f ( a / W ) تابعی از طول ترک، a ، و عرض نمونه، W ، و تنش اعمال شده، σ ، است که وابسته به هندسه نمونه می باشد.
تئوری الاستیک خطی پیش بینی می کند که توزیع تنش ( σ i j ) نزدیک نوک ترک، در مختصات قطبی ( r , θ ) با مبدأ نوک ترک، به شکل زیر است [ ۴]
که K ضریب شدت تنش است ( با واحد تنش × طول 1/2 ) و f i j یک کمیت بدون بعد است که با بارگذاری و هندسه تغییر می کند. از لحاظ نظری، هنگامی که r به سمت 0 می رود، استرس σ i j به سمت ∞ می رود و منجر به تکین شدن استرس می شود. [ ۵] با این حال، در عمل، این رابطه در نزدیکی نوک ( r کوچک ) برقرار نیست. زیرا پلاستیسیته در تنش های بیشتر از استحکام تسلیم ماده رخ می دهد و روش الاستیک خطی کارایی خود را از دست می دهد. با این وجود، اگر ناحیه پلاستیک نوک ترک در مقایسه با طول ترک کوچک باشد، توزیع تنش مجانبی در نزدیکی نوک ترک همچنان قابل اعمال است.
در سال 1957، G. Irwin دریافت که تنش های اطراف ترک را می توان بر حسب یک عامل مقیاس به نام ضریب شدت تنش بیان کرد . او دریافت که یک ترک تحت هر بارگذاری دلخواه می تواند به سه نوع حالت مستقل خطی تجزیه شود. [ ۶] این نوع بارگذاری ها همانطور که در شکل نشان داده شده است با عنوان حالت های I یا II یا III طبقه بندی می شوند. حالت I یک حالت باز شونده ( کششی ) است که در آن سطوح ترک مستقیماً از هم جدا می شوند. حالت II یک حالت لغزشی ( برشی درون صفحه ) است که در آن سطوح ترک بر روی یکدیگر در جهت عمود بر لبه جلویی ترک می لغزند. حالت III حالت پارگی ( برشی برون صفحه ) است که در آن سطوح ترک نسبت به یکدیگر و موازی با لبه جلویی ترک، حرکت می کنند. حالت I رایج ترین نوع بارگذاری است که در طراحی مهندسی با آن مواجه می شویم.
این نوشته برگرفته از سایت ویکی پدیا می باشد، اگر نادرست یا توهین آمیز است، لطفا گزارش دهید: گزارش تخلفبزرگی K به هندسه نمونه، اندازه و محل ترک یا شکاف، و بزرگی و توزیع بار روی ماده بستگی دارد. که می توان آن را به صورت زیر نوشت:[ ۲] [ ۳]
K = σ π a f ( a / W ) که f ( a / W ) تابعی از طول ترک، a ، و عرض نمونه، W ، و تنش اعمال شده، σ ، است که وابسته به هندسه نمونه می باشد.
تئوری الاستیک خطی پیش بینی می کند که توزیع تنش ( σ i j ) نزدیک نوک ترک، در مختصات قطبی ( r , θ ) با مبدأ نوک ترک، به شکل زیر است [ ۴]
که K ضریب شدت تنش است ( با واحد تنش × طول 1/2 ) و f i j یک کمیت بدون بعد است که با بارگذاری و هندسه تغییر می کند. از لحاظ نظری، هنگامی که r به سمت 0 می رود، استرس σ i j به سمت ∞ می رود و منجر به تکین شدن استرس می شود. [ ۵] با این حال، در عمل، این رابطه در نزدیکی نوک ( r کوچک ) برقرار نیست. زیرا پلاستیسیته در تنش های بیشتر از استحکام تسلیم ماده رخ می دهد و روش الاستیک خطی کارایی خود را از دست می دهد. با این وجود، اگر ناحیه پلاستیک نوک ترک در مقایسه با طول ترک کوچک باشد، توزیع تنش مجانبی در نزدیکی نوک ترک همچنان قابل اعمال است.
در سال 1957، G. Irwin دریافت که تنش های اطراف ترک را می توان بر حسب یک عامل مقیاس به نام ضریب شدت تنش بیان کرد . او دریافت که یک ترک تحت هر بارگذاری دلخواه می تواند به سه نوع حالت مستقل خطی تجزیه شود. [ ۶] این نوع بارگذاری ها همانطور که در شکل نشان داده شده است با عنوان حالت های I یا II یا III طبقه بندی می شوند. حالت I یک حالت باز شونده ( کششی ) است که در آن سطوح ترک مستقیماً از هم جدا می شوند. حالت II یک حالت لغزشی ( برشی درون صفحه ) است که در آن سطوح ترک بر روی یکدیگر در جهت عمود بر لبه جلویی ترک می لغزند. حالت III حالت پارگی ( برشی برون صفحه ) است که در آن سطوح ترک نسبت به یکدیگر و موازی با لبه جلویی ترک، حرکت می کنند. حالت I رایج ترین نوع بارگذاری است که در طراحی مهندسی با آن مواجه می شویم.
wiki: ضریب شدت تنش