كتب fragile material failures
اذا لم تجد ما تبحث عنه يمكنك استخدام كلمات أكثر دقة.
حالات فشل المواد الهشة (معلومة)
يمكن تحديد فشل المواد الهشة بإستعمال عدة مناهج:
- حالة الفشل الظواهري
- ميكانيكا الانكسار الخطي المرن
- ميكانيكا الانكسار المرن-اللدن
- المنهجيات المعتمدة على الطاقة
- • منهجيات المنطقة الملتحمة
حالة الفشل الظواهري
معيار الفشل الذي تم تطويره للمواد الهشة كان نموذج الإجهاد-الانفعال الأقصى. معيار الإجهاد الأقصى يفترض أن المادة تفشل عندما يتجاوز الإجهاد الأساسي σ1 في عنصر مادة ما، قوة الشد أحادي الإتجاه لتلك المادة. بشكل آخر، ستفشل المادة إذا كان الإجهاد الأساسي الأدنى σ3 أقل من قود الضغط أحادي الاتجاه لتلك المادة.أقل من قود الضغط أحادي الاتجاه لتلك المادة.إذا كانت قوة الشد σt وقوة الضغط أحاديي الاتجاه σc ، فالمنطقة الآمنة للمادة تعتبر:
σ1 < σ3 < σ1 < σt
علما أنه من المتفق عليه أن يستعمل التوتر الإيجابي في التعبير أعلاه.
فإن معيار الإجهاد الأقصى له شكل مماثل إلا أن الإجهادات الأساسية مقارنة بالإجهادات أحادية الإتجاه التجريبية عند الفشل
ε1 < ε3 < ε1 < εt
الحد الأقصى الرئيسي للإجهاد والتوتر معايير تزال تستخدم على نطاق واسع على الرغم من أوجه قصور شديدة.
العديد من المعايير الظواهرية الأخرى للفشل يمكن العثور عليها في المنشورات الهندسية. درجة نجاح هذه المعايير في توقع فشل محدودة.
ميكانيكا الكسر الخطي المرن
النهج المتبع في ميكانيكا التصدع الخطية المرنة هو تقدير كمية الطاقة اللازمة لنشوء صدع سابق في المواد هشة. النهج الأقدم في ميكانيكا التصدع لنشوء الصدع غير الثابت هي نظرية غريفيث. عندما تطبق على النوع الأول لنشوء الصدع، نظرية غريفيث تتوقع أن الإجهاد الحرج () المطلوب لنشوء ونمو الصدع يعطى بالعلاقة:
حيث هو معامل يونغ للمادة، هي طاقة السطح على وحدة المساحة للصدع، هو طول شقوق الحافة للصدع أو هو طول شقوق السطح. الكمية هو معامل مفترض يسمى صلابة الكسر.
المنهجيات المعتمدة على الطاقة
من الصعب تطبيق منهجية ميكنيكا التصدع الخطية المرنة على المواد متباينة الخواص (مثل المواد المؤلفة) أو في الحالات التي يكون فيها الحمل أو البنية معقدة. منهجية معدل تحرير طاقة الإجهاد قد أثبتت فعاليتها في مثل هذه الحالات.معدل تحرير طاقة الإجهاد للنوع I من الصدوع والتي تجري على طول سمك لوح تعرف بالعلاقة:
حيث هو P الحمل المطبق، t هو سمك اللوحة، u هو نزوح نقطة التطبيق نظرا لنمو الصدع، a هو طول حافة الصدع أو 2a هو طول الصدع لصدوع اللوحة. الصدع من المتوقع أن يكبر عندما يتجاوز معدل إطلاق الإجهاد يتجاوز قيمة حرجة - يدعى معدل إطلاق طاقة الإجهاد الحرج.
