بررسی تجربی و عددی مود دوم شکست در نمونه های خمشی انتها ترک دار ناهم جنس (کامپوزیت/ فولاد)

خطوط لوله فلزی عمدتا در شرایط بهره برداری دچار خوردگی و آسیب می شوند که تعویض کامل بخش های آسیب دیده و یا جوشکاری موضعی آن ها گاها به لحاظ عملیاتی و یا اقتصادی امکان پذیر نبوده، از این رو، برای رفع خوردگی و آسیب های عملکردی ایجاد شده در خطوط لوله های فلزی، از روش تقویت موضعی با استفاده از کامپوزیت ها به عنوان یکی از راهکارهای کارآمد و مقرون به صرفه بهره گرفته می شود. اتصال لایه کامپوزیتی به زیرلایه فلزی در این روش، یکی از مهمترین پارامترهای طراحی می باشد. لذا استخراج پارامترهای مهم در محل اتصال، کمک شایانی به مهندسان در طراحی و پیشبینی زمان شروع و توسعه ترک بین لایه ای در فصل مشترک لایه کامپوزیتی به زیرلایه فلزی نموده است. از این رو، برای بررسی مود دوم شکست در این روش، به محاسبه ی تجربی و عددی نرخ رهاسازی انرژی کرنشی برشی بین لایه ای در اتصال فولاد/کامپوزیت پرداخته شده است. بر اساس استاندارد تجربی محاسبه نرخ انرژی کرنش مود دوم شکست ASTM-D7905، برای سه نمونه خمشی انتها ترک دار متقارن و نامتقارن آزمون تجربی انجام گرفته و رابطه ای برای محاسبه ضخامت هر جنس جهت داشتن نمونه های متقارن ارایه گردیده است. جهت اعتبار سنجی رابطه محاسبه ضخامت از مدل سازی اجزای محدود نمونه های خمشی انتها ترک دار ناهمجنس به روش بستن مجازی ترک، استفاده گردیده که نتایج آن با نتایج آزمایش تطابق خوبی نشان داده است. مقایسه نتایج تجربی حاصل شده در نمودار های نیرو- جابه جایی نمونه های متقارن و نامتقارن در حین رشد ترک، نشان داد که نرخ رهایی انرژی کرنشی مود دوم شکست نمونه های متقارن بیشتر از نمونه های نامتقارن و حدود 1.6 برابر آن است.