Document Type : Original Article
Authors
1 Satellite Research Institute, Iranian Space Research Center, Tehran, Iran
2 Islamic Azad University Science and Research Branch
Abstract
In this study, a comprehensive investigation of the fracture parameters in a grooved rotating disc containing a three-dimensional semi-elliptical crack under different working conditions has been investigated. In this regard, three models of radial, circumferential and inclined crack with an angle of 45 degree have been considered in the rotating disk, and the fracture parameters under mixed mode loading (I, II, III) have been extracted. The effects of various parameters such as rotational speed, crack location, aspect ratio, material and presence of grooves on SIFs and crack opening displacement have been studied simultaneously. The finite element results indicated that in the crack with a low aspect ratio (0.4 and 0.6) where the shape of the crack is more like a semi-elliptical, the maximum value of the mode I SIF occurs at the central point of the crack front, while the crack with a high aspect ratio (0.8 and 1) where the shape of the crack is more like a semi-circular, the maximum value of the mode I SIF occurs at the free surface of the crack. The mode II SIF for the rotating disk containing an inclined crack before the central point of the crack front, has the highest value for steel, titanium and aluminium rotating disk, respectively. Also, the numerical results indicated that the highest value of the SIF is related to the grooved rotating disk containing a circumferential crack, and the lowest value of the SIF is for the grooved rotating disk containing a radial crack
Keywords
Main Subjects
Article Title [Persian]
محاسبه عددی پارامترهای شکست در دیسک دوار شیاردار حاوی ترک سه بعدی نیم بیضوی تحت بارگذاری مود ترکیبی
Authors [Persian]
- Seyed mohammad navid Ghoreishi 1
- Bahar Salimi 2
2 Islamic Azad University Science and Research Branch
Abstract [Persian]
در این مقاله، به بررسی جامع پارامترهای شکست در یک دیسک دوار شیاردار حاوی ترک سه بعدی نیم بیضوی تحت شرایط کاری مختلف پرداخته شده است. در این راستا سه مدل ترک شعاعی، محیطی و مایل با زاویه 45 درجه در دیسک دوار شیاردار در نظر گرفته شده است و پارامترهای شکست در این دیسک‌ها تحت شرایط بارگذاری مود ترکیبی ( I و II و III) به صورت عددی استخراج شده است. تاثیر همزمان پارامترهای مختلف نظیر سرعت دورانی، جهت قرار گیری ترک، نسبت منظر ترک، جنس دیسک دوار و وجود شیارها بر روی ضرایب شدت تنش و باز شدگی دهانه ترک مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج المان محدود حاصله نشان دادند که در ترک با نسبت منظرهای پایین (نسبت منظرهای 4/0 و 6/0) که ترک بیشتر به شکل نیم بیضوی متمایل است، حداکثر مقدار ضریب شدت تنش مود I در نقطه میانی جبهه ترک اتفاق می‌افتد در حالی که در ترک با نسبت منظرهای بالا (نسبت منظرهای 8/0 و 1) که ترک بیشتر به شکل نیم دایره متمایل است حداکثر مقدار ضریب شدت تنش مود I در سطح آزاد ترک اتفاق می‌افتد. ضریب شدت تنش مود II برای دیسک دوار حاوی ترک مایل قبل از نقطه میانی جبهه ترک، به ترتیب دارای بیش‌ترین مقدار برای دیسک دوار فولادی، تیتانیومی و آلومینیومی می‌باشد. همچنین نتایج عددی نشان دادند که بیش‌ترین مقدار ضریب شدت تنش مربوط به دیسک دوار شیاردار حاوی ترک محیطی و کم‌ترین مقدار ضریب شدت تنش برای دیسک دوار شیاردار حاوی ترک شعاعی می‌باشد.
Keywords [Persian]
- دیسک دوار شیاردار
- نیروی گریز از مرکز
- ضریب شدت تنش
- ترک نیم بیضوی
)