شبيه‎سازي رفتار ناحيه آسيب نوك ترك مواد اورتوتروپيك با استفاده از مدل ويسكو‎الاستيك

Simulation of Orthotropic Damaged Zone Behavior Using Viscoelastic Models

در فرايند شكست قطعات اورتوتروپيك، اغلب در نواحي اطراف نوك ترك، ناحيه‎اي با عنوان ناحيه آسيب پديد مي‎آيد كه اين ناحيه در مواد شبه شكننده به ناحيه فرآوري شكست معروف است. اين ناحيه شامل انبوهي از ميكروترك‎ها است كه به دلايل متعدد، تحليل و بررسي فرايند شكست در اين‎گونه مواد را دشوار كرده‎ است. تعيين خواص مكانيكي اين ناحيه، مي‎تواند به پيش‎بيني ميزان و يا حتي جهت رشد ترك موجود در قطعات اورتوتروپيك كمك كند. تاكنون مدل‎هايي به ‌منظور تعيين خواص مكانيكي اين ناحيه ارايه‌شده است اما به دليل پيچيدگي‌هاي بسيار زياد اين ناحيه، نتايج حاصله به‌ درستي مبين رفتار اين ناحيه نبوده است. همچنين مدل‎هاي موجود با روش هاي تجربي و عددي مقايسه و صحت‎سنجي نشده است. دراين مقاله، سعي بر آن است تا با ارايه يك مدل عددي جديد بر اساس تيوري ويسكوالاستيك و با استناد به سري‎هاي پروني، خواص مكانيكي ناحيه آسيب شبيه‎سازي شود. اين روش جديد كه بر مبناي نتايج المان محدود و تجربي است، مي‌تواند رفتار ناحيه آسيب را با دقت مناسبي تخمين بزند.

In Fracture phenomenon of orthotropic materials, generally in crack tip vicinity, an area called damaged zone appears that in quasi-brittle materials, is known as fracture process zone. This area contains a multitude of micro cracks which due to various reasons, failure analysis and fracture process of these materials has been difficult. Determination of Mechanical properties in this region can help to predict the value or even the direction of crack growth in orthotropic materials. So far, several models have been proposed to determine the mechanical properties of this region, but due to the immense complexity of this region, the results have not been expressed the behavior of this region properly. Moreover, the existence methods have not been verified with new experimental and numerical data, yet. The present paper, it was attempted to present a new numerical model based on viscoelastic theory (the linear springs and damping) and, according to Perony series, the mechanical properties of the damaged zone simulated. In new approach that is based on experimental and FEM results the mechanical behavior of damaged zone can accurately simulated.