تعداد نشریات | 44 |
تعداد شمارهها | 1,303 |
تعداد مقالات | 16,020 |
تعداد مشاهده مقاله | 52,489,728 |
تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 15,217,374 |
بررسی رفتار شکست شیشههای سیلیسی متحرک تحت تغییرات دمایی گذرا ناشی از سیال ناهمگن پیرامونی، با استفاده از روش اجزاء محدود توسعه یافته | ||
مهندسی مکانیک دانشگاه تبریز | ||
مقاله 22، دوره 49، شماره 2، تیر 1398، صفحه 199-208 اصل مقاله (2.12 M) | ||
نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
نویسندگان | ||
سید دیاکو غفّاری1؛ سامرند رش احمدی* 2؛ هیوا غفّاری3 | ||
1کارشناس ارشد، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه ارومیه، ارومیه، ایران | ||
2دانشیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه ارومیه، ارومیه، ایران | ||
3دانشجوی دکتری، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه ارومیه، ارومیه، ایران | ||
چکیده | ||
در تحقیق حاضر، بهمنظور ارائه چارچوب فرمولبندی کلّی برای مسائل رشد ترک گرمایی با مرز متحرک، با استفاده از روش اجزاء محدود توسعهیافته، یک ورق شیشهای سیلیسی ترکدار که در سیالی ناهمگن در حال حرکت است، مورد بررسی قرارگرفته و اثر پارامترهای مؤثر در فرمولبندی عددی لحاظ شدهاست. بدینمنظور انتقال گرمای رسانشی گذرا با مرزهای متحرک و بهطور همزمان جابجایی گرمایی مرزهای متحرک با سیّالهای متفاوت محیط، توسط اجزاءمحدود توسعهیافته فرمولبندی شده و یک دستگاه معادله ماتریسی گرمای گذرا برای آن بهدست آمدهاست. همچنین بهمنظور محاسبه دقیق میدانهای دمایی، بهوسیله اصلاح و انطباق شِمای کرنک-نیکلسون و با استفاده از معیار پایداری فون-نیومن، درهر گام زمانی، راهحلی عددی برای دستگاه فوقالذّکر ارائه شدهاست. تمامی مراحل فرمولبندی مسئله در MATLAB کدنویسی و بهکار گرفته شدهاست. بهمنظور بررسی کارایی چارچوب فرمولبندی ارائهشده، با وارد کردن خواص مکانیکی و گرمایی برای شیشه سودالایم، نتایج بدستآمده با نتایج آزمایشگاهی مقایسه و راستیآزمایی شدهاست. بعد از احراز دقت نتایج، فرایند مذکور برای سایر شیشههای سیلیسی پرکاربرد انجامشده و اثر خواص گرمایی و مکانیکی آنها بر مد اول ضریب شدتتنش مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته شدهاست. | ||
کلیدواژهها | ||
مکانیک شکست ترموالاستیک؛ روش اجزاء محدود توسعهیافته؛ ورق شیشهای سیلیسی ترک دار؛ تغییرات دمایی گذرا؛ مرز متحرک | ||
مراجع | ||
[1] Ronsin O., Perrin B., Dynamics of quasistatic directional crack growth. Physical Review E, Vol. 58, No. 6, pp. 7878, 1998. [2] Yang B., Ravi-Chandar K., Crack path instabilities in a quenched glass plate. Journal of the Mechanics and Physics of Solids, Vol. 49, No.1, pp. 91–130, 2001. [3] Yazid A., Abdelkader N., Abdelmadjid H., A state-of-the-art review of the X-FEM for computational fracture mechanics. Applied Mathematical Modelling, Vol. 33, No. 12, pp. 4269– 4282, 2009. [4] Belytschko T., Black T., Elastic crack growth in finite elements with minimal remeshing. International Journal for Numerical Methods in Engineering, Vol. 45, No. 5, pp. 601–620, 1999. [5] Dolbow J., Belytschko T., A finite element method for crack growth without remeshing. International Journal for Numerical Methods in Engineering, Vol. 46, No. 1, pp.131–150, 1999. [6] Stolarska M., Chopp D. L., Moës N., Belytschko T., Modelling crack growth by level sets in the extended finite element method. International Journal for Numerical Methods in Engineering, Vol. 51, No. 8, pp. 943–960, 2001. [7] Bordas S., Extended finite element and level set methods with applications to growth of cracks and biofilms, PhD Thesis, Northwestern University, 2003. [8] Osher S., Sethian J. A., Fronts propagating with curvature- dependent speed: algorithms based on Hamilton-Jacobi formulations. Journal of Computational Physics, Vol. 79, No.1, pp.12–49, 1988. [9] Duflot M., A study of the representation of cracks with level sets. International Journal for Numerical Methods in Engineering, Vol. 70, No. 11, pp. 1261–1302, 2007. [10] Sukumar N., Moës N., Moran B., Belytschko T., Extended finite element method for three‐dimensional crack modelling. International Journal for Numerical Methods in Engineering, Vol. 48, No. 11, pp. 1549–1570, 2000. [11] Duflot M., The extended finite element method in thermoelastic fracture mechanic. International Journal for Numerical Methods in Engineering, Vol. 74, No. 5, pp. 827–847, 2008. [12] Zamani A., Eslami M. R., Implementation of the extended finite element method for dynamic thermoelastic fracture initiation. International Journal of Solids and Structures, Vol. 47, No. 10, pp. 1392– 1404, 2010. [13] Yuse A., Sano M., Transition between crack patterns in quenched glass plates. Nature, Vol. 362, No. 6418, pp. 329–331, 1993. [14] Bouchbinder E., Hentschel H. G. E., Procaccia I., Dynamical instabilities of quasistatic crack propagation under thermal stress. Physical Review E, Vol. 68, No. 3, pp. 36601, 2003. [15] Yoneyama S., Kikuta H., Moriwaki K., Simultaneous observation of phase-stepped photoelastic fringes using a pixelated microretarder array. Optical Engineering, Vol. 45, No. 8, pp. 83604, 2006. [16] Sakaue K., Yoneyama S., Kikuta H., Takashi M., Evaluating crack tip stress field in a thin glass plate under thermal load. Engineering Fracture Mechanics, Vol. 75, No. 5, pp. 1015–1026, 2008. [17] Pais M., Kim N. H., Davis T., Reanalysis of the extended finite element method for crack initiation and propagation. In Proceedings of AIAA Structures, Structural Dynamics, and Materials Conference, 2010. [18] Yoneyama S., Sakaue K., Experimental–numerical hybrid stress analysis for a curving crack in a thin glass plate under thermal load. Engineering Fracture Mechanics, Vol. 131, pp. 514–524, 2014. [19] Bansal N. P., Doremus R. H., Handbook of glass properties, Elsevier, 2013. [20] Westergaard H. M., Bearing pressures and cracks. Journal of Applied Mechanics, Vol. 61, pp. A49–A53, 1939. [21] Williams M. L., On the Stress Distribution at the Base of a Stationary Crack, Journal of Applied Mechanics, Vol. 24, No. 1, pp. 109–114, 1957. [22] Mohammadi S., XFEM fracture analysis of composites, John Wiley & Sons, 2012. [23] Fleming M., Chu Y. A., Moran B., Belytschko T., Lu Y.Y., Gu L., Enriched element-free Galerkin methods for crack tip fields, International Journal for Numerical Methods in Engineering, Vol. 40, No. 8, pp. 1483–1504, 1997. [24] Babuška I., Melenk J. M., The partition of unity method, International Journal for Numerical Methods in Engineering, Vol. 40, No. 4, pp. 727–758, 1997. [25] Belytschko T., Moës N., Usui S., Parimi C., Arbitrary discontinuities in finite elements, International Journal for Numerical Methods in Engineering, Vol. 50, No. 4, pp. 993–1013, 2001. [26] Bower A. F., Applied mechanics of solids, CRC press, pp. 49-73, 2009. [27] Hutton D. V., Wu J., Fundamentals of finite element analysis, pp. 131-285,McGraw-Hill, New York, 2004. [28] Astley R. J., Finite elements in solids and structures, An introduction, pp. 102-104, Chapman & Hall (Springer), 1992. [29] Goli E., Bayesteh H., Mohammadi S., Mixed mode fracture analysis of adiabatic cracks in homogeneous and non- homogeneous materials in the framework of partition of unity and the path-independent interaction integral, Engineering Fracture Mechanics, Vol. 131, pp. 100–127, 2014. [30] Hetnarski R. B., Encyclopedia of Thermal Stresses, pp. 1611-1612, Springer Reference, 2014. [31] Moaveni S., Finite element analysis: theory and application with ANSYS, pp. 445-451, Pearson Education, India, 2003. [32] Charney J. G., Fjörtoft R., Neumann J. V., Numerical integration of the barotropic vorticity equation, Tellus A, Vol. 2, No. 4, pp. 237-254, 1950. | ||
آمار تعداد مشاهده مقاله: 214 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 209 |