محاسبه ضریب شدت تنش ترک های سطحی در یک خانواده از دیسک های دوار نازک و ضخیم با استفاده از تابع وزن دو بعدی

در این پژوهش خانوادهای از دیسکهای دوار پرکاربرد در صنایع توربین و کمپرسور ایران از دیدگاه مکانیک شکست مطالعه میشود. در شرایط کاری، تحت اثر بارهای مکانیکی و حرارتی ترک در دیواره داخلی دیسک جوانه میزند. هدف از این پژوهش ارایه یک تابع وزن دوبعدی برای مجموعهای از دیسکهای دوار حاوی ترکهای طولی نیم بیضوی میباشد. بدین منظور، ابتدا شکل عمومی تابع وزن دوبعدی براساس توابع وزن ترکهای محاط انتخاب میشود. تعیین ضرایب ثابت شکل عمومی این تابع وزن براساس نتایج ضریب شدت تنش مرجع در هندسه ترکدار تحت بارگذاری مرجع حاصل میشود. عدم وابستگی نتایج به تعداد جملات تابع وزن بررسی میشود. پس از استخراج تابع وزن برای دیسکهایی در گستره 90 تا 420 میلیمتر ضخامت، امکان تعیین ضریب شدت تنش ترک در دیسکها تحت بارگذاری دلخواه فراهم میگردد. این تابع وزن میتواند مقادیر ضریب شدت تنش برای هر نقطه دلخواه روی جبهه ترک، که سطوح آن تحت بارگذاری یک یا دوبعدی قرار دارند، را محاسبه نماید. نتایج نشان میدهد که در نسبت عمق ترکهای بزرگ، ضریب شدت تنش در نقاط سطحی با افزایش نسبت ارتفاع پایه به ضخامت دیسک افزایش مییابد. در یک نسبت منظر معین شکل هندسی دیسک بر روی ضریب شدت تنش ترک موثر میباشد. مقایسه نتایج حاصل از تابع وزن و نتایج حاصل از روش اجزا محدود از تطابق مناسبی برخوردار میباشد. امکان شبیهسازی رشد ترک خستگی و پیشبینی زمان بازبینی دیسکها با بهکارگیری این تابع وزن به سادگی فراهم میشود.