مدلسازی عددی شکست در سرامیک کامپوزیتی توسط نرم افزارANSYS

ویژگی عمده سرامیکها، تردی زیاد یا چقرمگی شکست کم آنها در مقایسه با سایر مواد است که در عمل تعیین عدد مذکور یکی از ملاک های مهم جهت طراحی و کاربرد آنها به حساب میآید. مقدار ضریب شدت تنش بحرانی ICK یا چقرمگی شکست، مقدار حداکثر IK برای شکست است. به عبارت دیگر معادله ICK I=K معیار شکست یک جسم ترد را بیان می کند. برای مصالح ترد ایده آل ICK یکی از ثابت های مصالح می باشد. شکست تردرا اغلب به عنوان انتشار سریع ترک ها بدون تغییر شکل پلاستیک و در تنشی کمتر از حد تسلیم ماده در نظر میگیرند. اما در مصالح واقعی معمولا یکمنطقه غیر الاستیک در نوک ترک وجود دارد و ICK تحت اندازه این منطقه غیر الاستیک می باشد.بنابر این برای اندازه گیری ICK مصالح واقعی، لازم است روش آزمایش طوری باشد که اثر منطقه غیر الاستیک به حداقل برسد. ایجاد مدل با ترک اولیه برای مواد بسیار سختی مانند سرامیک برای برایتجزیه تحلیل شکست، به روش تجربی مستلزم هزینه زیاد و همچنین طی فرایندهای زمانبر و خسته کننده می باشد. در این مقاله با بهره گیری از روشاجزاء محدود و مدلسازی عددی سه بعدی و بر پایه اصول مکانیک شکست، نحوهی بدست آوردن ضریب شدت تنش در سرامیک کامپوزیتی (SiC+50% ZrB2+10% B4C) تحت خمش سه نقطه ای مورد بررسی قرار گرفته است و با ارایه مدل مناسب و اعمال بار متناظر در محیط نرم افزار اجزاء محدود انسیس ترک مورد بحث قرار می گیرد. و در نتیجه میزان چقرمگی شکست نمونه مورد بررسی از روش بدست آمده توسط نرمافزار انسیس با میزان تعیین شده توسط روش تجربی با یکدیگر مقایسه شده است، تا دقت و صحت روش مورد استفاده برای مدل المان محدود مورد بررسی قرار گیرد.

Keywords:

مکانیک شکست , ضریب شدت تنش , شکست الاستیک خطی , سرامیک , مدلسازی عددی