ارزیابی قابلیت اطمینان صفحه مستطیلی تحت بار کششی درون صفحه‌ای با استفاده از تئوری مکانیک آسیب پیوسته

در این مطالعه قابلیت اطمینان صفحات مستطیلی بدون سوراخ و حاوی یک سوراخ دایره‌ای مرکزی تحت بار کششی استاتیکی بررسی شده است. برای بررسی شروع و پیش‌روی آسیب از مفاهیم مکانیک آسیب پیوسته با استفاده از تحلیل اجزاء محدود استفاده شده است. معادلات سازگاری برای حالت آسیب همسانگرد تک‌جهته برای نمونه مستطیلی استخراج شده است و با کدی در نرم‌افزار المان محدود آباکوس اجرا می‌شود. برای بررسی احتمال خرابی نیز از روش مرتبه اول/دوم قابلیت اطمینان استفاده شده و تابع حالت حدی و متغیرهای تصادفی طبق مدل مکانیک آسیب به دست آمده است. برای نشان‌دادن آسیب، کانتورهای پیشرفت آسیب، نموار نیرو-جابجایی برای قطرهای مختلف رسم شده است. با اضافه‌شدن سوراخ مرکزی در صفحه مستطیلی به قطر 2 تا 10 میلی‌متر مقدار بار تخریب تقریباً 60 تا 80 درصد کاهش می‌یابد، که این نتایج با توجه به مفاهیم تمرکز تنش هم‌خوانی دارد. نتایج شبیه‌سازی‌شده با آزمایش‌های تجربی مقایسه شده و نشان داده می‌شود که نتایج شبیه‌سازی‌شده توسط منحنی نیرو-جابجایی تجربی تایید می‌شود. در انتها احتمال خرابی هریک از صفحات با قطرهای مختلف تقریب زده و نیز تحلیل حساسیت بر روی پارامتر ضریب تغییرات انجام شده است. قابلیت اطمینان نمونه مذکور با قطر 10 میلی‌متر کمترین مقدار را دارد، در حالی که صفحه بدون سوراخ بالاترین میزان را دارد و در بین متغیرهای تصادفی، آسیب بحرانی بیشترین اثر را روی قابلیت اطمینان دارد.

reliability analysis of rectangular plate under in-plane tensile loading using continuum damage mechanics theory

in this paper, the reliability of rectangular plates without holes and containing a central circular hole under static tensile load has been studied. to investigate the initiation and evolution of damages, continuum damage mechanics approach together with finite element has been used. constitutive equations with scalar damage have been obtained for the plate and implemented in finite element code, abaqus.  to analyze the probability of failure the first/second order reliability methods have been used and then, limit state function and random variables according to the continuum damage mechanics model obtained. the force-displacement curves for various sizes of the hole are obtained. with the addition of a central hole in a plate with a diameter of 2 to 10 mm, failure load is reduced by approximately 60 to 80%, which is consistent with the concepts of stress concentration. finally, the probability of failure of each plate with different hole sizes is approximated and sensitivity analysis on the coefficient of variation is performed. the reliability of the specimen with a diameter of 10 mm has the lowest value, while the plate without a hole has the highest value and among the random variables, the critical damage is the most effective one in reliability.