كاليبراسيون پارامترهاي ويبال در رويكرد موضعي مكانيك شكست با استفاده از داده-هاي شكست ترد نمونه‌هاي خمش سه نقطه

Calibration of Weibull Parameters of Local Approach to Fracture by Using Experimental Cleavage Fracture data of Three Point Bending Specimens

ترك هاي ناشي از فرايندهاي ساخت يا عملكرد قطعات، مي توانند رشد نموده و موجب شكست سازه شوند. از اين رو، دستيابي به روشي مناسب جهت پيش بيني شروع رشد ترك، همواره مورد توجه بوده است. رويكردهاي اصلي در تحليل شكست سازه ها، شامل دو رويكرد كل‌نگر و موضعي است. در رويكرد كل نگر، مقاومت در برابر شكست، بر حسب مقادير بحراني پارامترهايي دور از نوك ترك مثل K يا J تحليل مي‌شود. در پژوهش حاضر، مدل برمين رويكرد موضعي به كار گرفته شده كه از آن به منظور پيش‌بيني شكست ترد استفاده مي شود و در آن، ميدان تنش و كرنش در حوزه نوك ترك مورد بررسي قرار مي‌گيرد. در اين مدل پارامترهايي معرفي مي‌شوند كه بايد از طريق داده‌هاي آزمون هاي تجربي كاليبره گردند. هدف از اين پژوهش، مقايسه روش هاي مرسوم در كاليبراسيون پارامترهاي رويكرد موضعي بر روي داده هاي آزمون هاي شكست ترد نمونه هاي خمش سه نقطه، شناخت محدوديت ها و در نهايت ارايه يك روش جديد كاليبراسيون جهت استخراج پارامترهاي مناسب براي پيش‌بيني شكست ترد اين نمونه ها با استفاده از رويكرد موضعي مكانيك شكست است. نتايج پژوهش حاضر نشان مي‌دهد، روش هاي مرسوم در كاليبراسيون پارامترهاي رويكرد موضعي با استفاده از آزمايش نمونه هاي خمش سه نقطه در برخي موارد با محدوديت همراه است. همچنين معرفي پارامتر موقعيت ويبال به عنوان معياري از سه بعدي شدن تنش‌ها در مدل برمين، روش مستدل جديدي جهت پيش بيني شكست ترد نمونه هاي خمش سه نقطه با قيود متفاوت، ارايه شده است.

Cracks due to manufacturing processes or in-service applications can propagate and cause failure in structures. Therefore, finding a suitable fracture assessment method for predicting crack initiation is essential. Main approaches for fracture assessment of structures are global approach and local approach. In the global approach, it is assumed resistance against fracture can be measured by critical values of a far from crack tip parameter like K or J. In this study, Beremin model of local approach is used for predicting brittle fracture which studies stress and strain fields at the crack tip. The model introduces unknown parameters which have to be calibrated using experimental fracture data. The purpose of this study is evaluation of conventional calibration methods of local approach parameters using the experimental brittle fracture data of three-point bending specimens, determining limitations, and finally presenting a new calibration method to produce suitable parameters for predicting brittle fracture of the specimens by using local approach to fracture. This study shows that conventional calibration method using experimental fracture data of three-point bending specimens has limitation in some cases. Also, by introducing location parameter of Weibull distribution as stress triaxiality criteria in Beremin model, a new rational method for predicting brittle fracture of the three-point bending specimens with different constraints is presented.