تحليل تجربي و تئوري شكست قطعات پليمري شبه ترد داراي شيار V شكل با سوراخ انتهايي تحت بارگذاري مركب كششي/ برشي

Experimental and theoretical fracture analysis of quasi brittle polymer components containing V notches with end holes under combined tensile shear loading

در پژوهش حاضر، ابتدا تعداد 48 آزمايش شكست روي نمونه‌هاي آزمايشگاهي ديسك برزيلي داراي شيار مركزي V شكل با سوراخ انتهايي از جنس پليمر شبه ترد پلي متيل متاكريلات زير بارگذاري تركيبي كشش برش و براي نسبت‌هاي تركيب مختلف از كشش و برش انجام و بار شكست و زاويه شروع شكست از مرز شيارهاي V شكل با سوراخ انتهايي به‌صورت تجربي اندازه‌گيري شد. سپس، دو معيار شكست ترد بر مبناي مفاهيم تخريب حداكثر تنش محيطي (MTS) و تنش متوسط (MS) به‌منظور پيش‌بيني بار شكست و زواياي شروع شكست نمونه‌هاي پليمري توسعه يافته و نتايج آن‌ها در قالب نمودارهاي شكست و زاويه شروع شكست ارائه شد. مقايسه نتايج تئوري با نتايج تجربي نشان داد كه هر دو معيار با دقت بالايي قادر به پيش‌بيني چقرمگي شكست و زواياي شروع شكست در نمونه‌هاي پليمري، به ازاي تركيب‌هاي مختلف كشش و برش بوده و نتايج هر دو معيار، تقريبا منطبق بر يكديگر است.

In the present investigation, first, 48 fracture tests were conducted on the Brazilian disk specimens made of the quasi brittle polymer Polymethyl methacrylate and weakened by central V notches with end holes (VO notches) under combined tensile shear loading with different mode mixity ratios. The fracture loads and the fracture initiation angles (FIAs) were experimentally measured. Then, two brittle fracture criteria were developed on the basis of the failure concepts of the maximum tangential stress (MTS) and the mean stress (MS) for predicting the experimental fracture loads and the FIAs, and the theoretical results were obtained in the form of the fracture curves and curves of  fracture initiation angle. A very good agreement was shown to exist between the theoretical and the experimental results. Moreover, it was found that both the criteria provide almost identical predictions to the experimental results.