اثر طول ترک اولیه بر چقرمگی شکست مود i در pmma با استفاده از روش شبه فشرده کششی

چقرمگی شکست مود i، بعنوان یک مشخصه در فرآیند آغاز و گسترش ترک، ویژگی مهمی در مصالح بشمار می آید. در این مطالعه به بررسی اثر طول ترک اولیه بر چقرمگی شکست مود i  پرداخته شده است. بدین منظور نمونه هایی از جنس پلیمر پلی متیل متاکریلات با استفاده از روش شبه فشرده کششی، تحت بارگذاری قرار گرفته است. جهت پایش توزیع میدان تغییرشکل در حین آزمایش و بررسی اثر تغییر طول ترک اولیه بر نحوه توزیع تغییرشکل در نمونه، از روش برهم نگاری تصاویر دیجیتالی بعنوان ابزار کمکی استفاده شده است. نتایج حاصل از آزمایش ها در قالب نمودارهای بار بر حسب جابجایی و زمان بررسی شده و مقدار چقرمگی شکست مود i در هریک از مقادیر طول ترک اولیه مورد ارزیابی قرار گرفته است. استفاده از روش شبه فشرده کششی در این مطالعه امکان بررسی و مقایسه مناسبی از کار انجام شده بر روی نمونه در مراحل پیش از شکست و پس از شکست را فراهم کرده است. نتایج این مطالعه نشان می دهد؛ با افزایش طول ترک اولیه، میزان انرژی جذب شده تا لحظه شکست، وسعت تحت تاثیر ناحیه فرآیند ترک (fpz)، تمرکز کرنش در نوک ترک، بار بیشینه و چقرمگی شکست مود i کاهش می یابد. بر اساس مقایسه نتایج حاصل از این مطالعه، قطر مناسب برای آزمایش شبه فشرده  کششی در حدود 50 میلی متر بوده که برای این قطر نمونه، طول ترک اولیه بین 11/5 الی  15/5 میلی متر پیشنهاد می شود.

effect of initial crack length on mode i fracture toughness in pmma using pseudo-compact tension test

fmode i fracture toughness (kic) is one of the most important parameters in fracture mechanics, which represents the ability of a material containing a pre-existing defect to resist tensile failure. in this paper, the crack length effect on the mode i fracture toughness of an isotropic homogeneous material was investigated. for this purpose, several disc shaped ppma samples were loaded in pure tension by performing pseudo-compact tension (pct) tests. digital image correlation (dic) method was utilized to assess and monitor the distribution of the deformation field during the tests. dic results were also used to compare the effect of crack length on the deformation field variation in samples. very good agreement was found between the kic values estimated in this study and those reported in the past for the similar material; indicating that the pct method is convenient for the assessment of kic. the experimental results also show that the initial crack length has a tangible impact on kic, although the magnitude of its influence is closely related to material structure and type. according to the tests results, an increase in the initial crack length leads to increase the ultimate displacement at failure point, decrease the maximum load, and the amount of absorbed energy until the moment of failure, and finally decrease the mode i fracture toughness of the material. according to the comparisson of the results, in the optimum range of sample diameter, the initial crack length is suggested between 11.5 to 15.5 mm for pmma.