مطالعه سه بعدی ترکها در تجهیزات دوار ومخازن استوانه ای ساخته شده از مواد با رفتار مکانیکی تابعی

کاربردهای مهندسی گسترده ای برای تجهیزات دوار با سرعت بالا همچون توربینها، کمپرسورها و ژنراتورهادر صنایع می توان یافت. ترکهای سطحی از جمله عیوب متداول در این سیستم ها بوده که در نهایت منجر به واماندگی مجموعه می گردند. بر این اساس تحلیل تنشی ترکهای سطحی برای پیش بینی مطمئنی از نرخ های رشد ترک و مقاومت به شکست ضروری به نظر می رسد. بدلیل شرایط بارگذاری پیچیده ای که در سیستم های دوار وجود دارد، رخداد هر سه مود شکست در جبهه جلوی ترک محتمل است. در حالت کلی، غالب تحقیقات بر روی ترکهای سطحی در سیستم های دوار به کارهای دو بعدی معطوف شده و تلاش برای محاسبه پارامترهای مکانیک شکست در شرایط مود مرکب سه بعدی بسیار نادر بوده و در خصوص رشد سه بعدی ترک هیچ اطلاع جامعی یافت نمی شود. بنابراین به عنوان یک تلاش جدید و نوآوری، مساله تحلیل سه بعدی ترک در تجهیزات دوار از مهمترین اهداف این تحقیقمی باشد. این کار به مدل کردن سه بعدی رشد ترک در دیسک های دوار به کمک یک تکنیک عددی خودکار پرداخته و ضمن آن ضرایب تمرکز تنش به کمک روشهای سه بعدی المان محدود بر روی جبهه ترک محاسبه می شوند. نتایج این تحقیق می تواند مورد توجه محققان واقع گردد. امروزه، مواد با رفتار مکانیکی تابعی بواسطه محقق نمودن امکان دستیابی به خواص مکانیکی مطلوب، با اقبال فراوانی در کاربردهای مهندسی مواجه شده اند. در مسایل مربوط به ترک برای مواد با خواص مکانیکی تابعی با شرایط بارگذاری و هندسی کلی، ابزار شبیه سازی عددی دقیق و کارایی برای حل معادلات دیفرانسیل پاره ای بسیار پیچیده ریاضی حاکم مورد نیاز می باشد. مدل سازی سه بعدی کامپوزیت های ترک دار با رفتار تابعی نیازمند کدنویسی و اصلاح خواص مادی المان ها بوده که این امر سبب پیچیدگی مدل های سه بعدی می گردد. متاسفانه به رغم کاربردهای گسترده این مواد، تلاشهای گزارش شده محققان در خصوص این مواد چندان رضایت بخش نبوده است. در این راستا، تحقیقات سه بعدی بر روی ضرایب تمرکز تنش در استوانه ها از جنس مواد با خواص مکانیکی تابعی، از دیگر تلاش های انجام گرفته در این تحقیق می باشد.تاثیر تدریجی بودن خواص بر روی مقادیر ضریب تمرکز تنش در استوانه های ساخته شده از مواد با رفتار تابعی نیز از موارد قابل توجه در این تحقیق است.