کوپلینگ مودهای شکست در ترک‌های زیرسطحی بیضوی تحت بارگذاری برشی یکنواخت

ترک‌های زیرسطحی بیضوی از انواع ترک‌های شناسایی شده در سازه‌های مهندسی به ویژه در شرایط خستگی تماس غلتشی هستند. با توجه به عدم تقارن هندسی در این ترک‌ها، کوپلینگ مودهای شکست حادث شده و تحت بارگذاری برشی هر سه مود شکست بروز می‌نماید. در این مطالعه، با محاسبه ضرایب شدت تنش مود ترکیبی ترک‌های زیرسطحی بیضوی تحت بارگذاری برشی یکنواخت در دو راستا، کوپلینگ مودهای شکست مورد بررسی قرار گرفته است. به این منظور ابتدا مدل اجزا محدود پارامتریک سه‌بعدی ترک در فضای بی‌نهایت ایجاد و صحه‌گذاری شده است. سپس با نزدیک کردن ترک به یکی از سطوح فضا، ضرایب شدت تنش مود ترکیبی برای ضریب منظرهای ?=0.2-1.0 و نسبت عمق به طول ترک ?=0.05-1.0 محاسبه شده‌اند. براساس نتایج به دست آمده، کوپلینگ مودهای شکست زمانی بروز می‌نماید که ترک حداقل به اندازه طول خود به سطح فضا نزدیک شده باشد. با کاهش عمق ترک تا ?=0.05، اثر کوپلینگ مودها در بارگذاری برشی موجب افزایش حداقل 65 درصدی ضرایب شدت تنش برشی نسبت به فضای بی‌نهایت شده و می‌تواند مود کششی هم اندازه با مود برشی ایجاد نماید. با استفاده از برازش تابع، 6 رابطه تقریبی برای ضرایب شدت تنش مود ترکیبی هر نقطه از جبهه ترک زیرسطحی بیضوی تحت بار برشی یکنواخت در دو راستا ارایه شده است. به کمک این توابع می‌توان ضرایب شدت تنش ترک زیرسطحی با هر مقدار ? و ? را تحت بار برشی یکنواخت با راستای دلخواه، با خطای نسبی زیر 3/3 و 1 درصد به ترتیب برای مود کششی و برشی محاسبه نمود.