پیش بینی عمر خستگی اتصالات پرچی در پوسته های استوانه ای تقویت شده بر مبنای مکانیک شکست

در این پژوهش، به پیش بینی عمر خستگی اتصالات پرچی در یک پوسته استوانه ای تقویت شده بر مبنای مکانیک شکست و با استفاده از مفهوم طول ترک اولیه معادل (eifs) پرداخته شده است. بدین منظور ابتدا با انجام آزمایش های خستگی روی نمونه های فشرده کششی c(t) از جنس فولاد 4340 که در صنایع هوافضا پرکاربرد است، معایب و مزایای سه روش محاسبه eifs یعنی: روش برونیابی بازگشتی، روش نمودار k.t. و روش t.t.c.i مورد ارزیابی قرار گرفته است. نتایج آزمایشگاهی نشان دادند که eifs تخمینی از روش برونیابی بازگشتی و روش t.t.c.i. وابسته به دامنه بارگذاری است. در حالی که eifs تخمینی از روش نمودار k.t. را می توان بعنوان خاصیت ماده در نظر گرفت. به عبارت دیگر این eifs برای تمامی دامنه های بارگذاری یکسان خواهد بود. لذا جهت محاسبه eifs در تحلیل خستگی پوسته استوانه ای مورد نظر از روش نمودار k.t. استفاده شده است. بدین منظور ابتدا برخی خواص مکانیک شکست پوسته مذکور از قبیل ضریب شدت تنش سیکلی آستانه (??k?_th) از هر دو روش افزایشی و کاهشی ضریب شدت تنش، ثوابت رابطه پاریس و چقرمگی شکست وابسته به ضخامت (k_c)، در آزمایشگاه اندازه گیری شده است. سپس به تحلیل تنش مسئله تحت چهار حالت بارگذاری مختلف، از روش زیرمدلسازی پوسته-به-جامد در نرم افزار آباکوس پرداخته شده است. پس از محاسبه میدان های تنش و کرنش در کل سازه، تحلیل خستگی از دیدگاه صفحه بحرانی برون-میلر صورت گرفته است. به منظور تخمین عمر از روش مذکور، برنامه ای کمکی به زبان پیتون در نرم افزار آباکوس نوشته شده است. در ادامه با شبیه سازی سه بعدی فرآیند رشد ترک خستگی در سازه، به تخمین عمر خستگی از دیدگاه مکانیک شکست پرداخته شده است. در تخمین eifs از روش نمودار k.t.، یک رابطه به فرم بسته جهت محاسبه بیشینه مقدار ضریب شدت تنش سیکلی (??k?_i) در جبهه ترک، به ازای هر بارگذاری و طول ترک دلخواه، استخراج شده و صحت آن نیز بررسی شده است. در نهایت نیز عمر پیش بینی شده از هر دو دیدگاه کلاسیک و مکانیک شکست با یکدیگر مقایسه شده است. نتایج شبیه سازی نشان دادند که عمر پیش بینی شده بر مبنای دیدگاه کلاسیک برون-میلر نامحدود بوده در حالی که عمر پیش بینی شده از دیدگاه مکانیک شکست محدود است.