مکانیک شکست

مقدمه

یکی از عمده ‌ترین مسائلی که انسان از زمان ساختن ساده‌ترین ابزارها با آن مواجه بوده است پدیده شکست در اجسام می‌باشد و درواقع برای استفاده از مواد به صورت ابزارهای گوناگون باید مقاومت آنها را نیز می‌دانست. بنابراین به جرأت می‌توان گفت که علم مقاومت مصالح عمری برابر عمر تاریخ دارد. البته روند شناخت و برآورد مقاومت اجسام از روشهای تجربی و ابتدایی شروع شده و به روشهای کاملاً علمی قرن حاضر رسیده است.

علم مقاومت مصالح دارای شاخه‌های گوناگونی می باشد که رشد قابل توجهی داشته اند. یکی از شاخه های این علم با کاربرد زیاد و تحلیل علمی نسبتاً مشکل، مکانیک شکست می‌باشد. به توجه به لزوم بکارگیری مواد جدید و گوناگون در گستره وسیع تکنولوژی معیارهای نوینی در روش های طراحی را الزامی نموده است. در این میان علم مکانیک شکست مورد توجه خاصی قرار گرفته است.

مکانیک شکست به عنوان نظم مهندسی در دهه 1950 و توسط آقای Georg Rirwin در لابراتور تحقیقاتی ناوال (NRL) معرفی شد. درسالهای بعد در دهه 1960 مفاهیم مکانیک شکست طی تحقیقات مختلف در دانشگاهها و مراکز تحقیقاتی گسترش داده شدند. اصول مکانیک شکست کاربردهای مختلفی در طراحی مهندسی شامل آنالیز شکست سازهای تردد و پیش بینی گسترش ترک خستگی ، دارند. با توجه به اینکه 80 درصد شکست‌های ترد ریشه در گسترش ترک خستگی دارند استفاده از مکانیک شکست می‌تواند بسیارمفید باشد.

در این سیمنار سعی شده است اصول مفاهیم اولیه مکانیک شکست و کاربرد آن در روسازیهای بتنی به اختصار توضیح داده شود.

فهرست

مقدمه

تاریخچه‌ای از مکانیک شکست  

تحقیقات اولیه در مکانیک شکست

تجربه کشتی‌های لیبرتی (Liberty)

تجربه هواپیماهای کمت

تحقیقات در مکانیک در مکانیک شکست پس ازجنگ دوم جهانی

طراحی با روش مکانیک شکست

اثر تمرکز تنش ترک

 موازنه انرژی گریفیث

تابع تنش 

تحلیل مسائل ترک

اثر ابعاد حدود

ترمیم منطقه پلاستیک بروش ایروین

ترمیم منطقه پلاستیک بروش داگدیل

شکل منطقه پلاستیک

کرنش صفحه ای در مقابل تنش صفحه ای

ضریب قید پلاستیک

اثر ضخامت

نرخ رهایی انرژی

معیار رشد ترک

مقاومت ترک (منحنی R)

نرمی

تغییر مکان نوک ترک CTOD

انتگرال مداری J

منطقه کرنش بزرگ

اندازه گیری J با آزمایش

رابطه بین J و CTOD

رشد ترک و ضریب شدت تنش

رشد ترک با دامنه ثابت در یک سازه

رشد ترک در حالت خزش

مکانیک شکست ویسکوالاستیک