محاسبه ضرایب شدت تنش مود ترکیبی ترک زیرسطحی تحت بار برشی به روش تابع وزن

ترک های زیر سطحی از جمله مهمترین ترک های مشاهده شده در سازه های مکانیکی به ویژه تحت شرایط خستگی تماس غلتشی می باشند. این ترک ها، با توجه به نامتقارنی هندسی نسبت به سطوح خود، دچار کوپلینگ مودهای شکست شده و تحت توزیع تنش برشی، هر دو مود شکست او II را تجربه می کنند. در این مقاله، توابع وزن ترک زیرسطحی موازی با یک ص فحه نیمه بی نهایت الاستیک، تحت بارگذاری برشی ارایه می شود. برای این منظور، از تحلیل اجزا محدود شانزده ترک با نسبت طول به عمق ترک 0 / 25، کلاسیک رشد ترک را به مود | ارتباط می دهد [1]، در خستگی تماس غلتشی عملا با توجه به تنش فشاری وارده، ترک زیر سطحی تنها در مود برشی رشد نموده و می تواند منجر به شکست های خطرناک گردد (شکل 1). برای تحلیل مکانیک شکست ترک های زیرسطحی نیاز به محاسبه 66 5 ،3/33 ،2/5 ،2 ،166 ،1/25 ،1 ،066 ،0/5 ،0/33 ،10 شکل 1: شکست ناشی از رشد خستگی ترک زیرسطحی در چرخ فولادی 12 / 5 ، 16166 و 20 تحت بار گذاری های مرجع یکنواخت، خطی و سهموی استفاده شده است. با برازش دقت بالای چندجمله ای درجه 3 روی ضرایب توابع وزن به دست آمده برای شانزده ترک مورد مطالعه، امکان استفاده از توابع وزن برای هر نسبت طول به عمق ترک فراهم شده است. برای صحه گذاری توابع وزن به دست آمده، ضرایب شدت تنش مود ترکیبی ناشی از سه توزیع تنش پیچیده به دو روش تابع وزن و اجزا محدود محاسبه و مقایسه شده است. خطای نسبی زیر 5 درصد ، دقت توابع وزن ارایه شده را تایید می کند. همچنین سرعت روش تابع وزن در محاسبه ضرایب شدت تنش قابل مقایسه با روش های معمول مانند اجزا محدود نمی باشد. توابع وزن ارایه شده قابلیت تعیین سریع ضرایب شدت تنش مود ترکیبی ترک زیرسطحی با هر طول و عمقی را، تحت هر توزیع تنش برشی پیچیده دارند.