Analisis mekanik patah pada retak dalam bar berbentuk silinder padu

Ismail, Al Emran (2012) Analisis mekanik patah pada retak dalam bar berbentuk silinder padu. PhD thesis, Universiti Kebangsaan Malaysia.

[img]
Preview
PDF
1204Kb

Abstract

Dalam kejuruteraan, rod silinder padu digunakan sebagai aci untuk pemindahan kuasa daripada satu komponen ke komponen yang lain. Aci tersebut biasanya dikenakan momen kilas. Dalam keadaan tertentu, gabungan dua atau lebih beban boleh berlaku disebabkan berat bar berkenaan atau pun pemindahan kuasa secara paksi. Keadaan ini menghasilkan tegasan tergabung yang dapat mempercepatkan kegagalan komponen. Beberapa faktor dikenal pasti yang menyebabkan permulaan retak permukaan seperti lompang, pengaratan dan kecacatan reka bentuk. Bentuk permulaan retak yang terhasil daripada faktor tersebut merambat dengan mengambil bentuk retak semi-elips. Oleh itu, adalah penting untuk menganalisis dan memahami kelakuan retak ini untuk mengelak kegagalan komponen. Pendekatan mekanik patah digunakan untuk menentukan ciri-ciri kepatahan retak tersebut. Dalam kajian ini, kelakuan retak dikaji dengan menggunakan analisis unsur terhingga (FEA). Analisis kebarangkalian juga digunakan untuk mengkaji keboleharapan komponen. Kod Bahasa Reka Bentuk Parametrik ANSYS (APDL) dibangunkan untuk menganalisis masalah retak. Untuk memodelkan retak depan, unsur tunggal digunakan yang mana nod di pinggir unsur tersebut digerakkan suku kedudukan daripada hujung retak. Ini adalah penting untuk menghasilkan keputusan yang lebih tepat terutama sekali untuk analisis faktor keamatan tegasan (SIF). Dalam analisis kamiran-J, pemilihan kontur yang tidak bergantung kepada laluan kamiran dipilih dengan betul untuk memastikan kamiran-J yang bersesuaian. Dalam menganalisis ciri-ciri retak, beberapa nisbah bidang retak (a/b) dipilih dalam julat 0.1 hingga 1.2 dengan kedalaman relatif retak (a/D) di antara 0.1 dan 0.6. Momen kilas, daya tegangan, momen kilas dan gabungan dua beban tersebut dikenakan ke atas bar secara terasing. Kemudian, parameter patah di sepanjang retak depan (x/h) ditentukan dan dianalisis. Ketidakpastian sifat-sifat mekanikal, beban dan geometri boleh berlaku dalam sesuatu bahan kejuruteraan. Maka, analisis kebarangkalian yang menggunakan Penyelakuan Monte Carlo (MCS) dikendalikan untuk mengkaji kebarangkalian kegagalan bar. Dua pendekatan yang digunakan iaitu FEA dan kaedah anggaran-K. Tatacara kebarangkalian kemudian dibangunkan untuk mengabungkan kaedah anggaran-K dengan data statistik. Kemudian, tatacara ini diprogramkan ke dalam ANSYS melalui APDL. Keputusan analisis mekanik patah menunjukkan yang SIF berhubung kait secara kuat terhadap a/b, a/D dan x/h. Untuk mengkaji kesan gabungan SIF, SIF daripada ragam yang sama dan berlainan digabungkan secara tersurat mengunakan kaedah tindihan dan SIF setara. Didapati SIF tergabung tersebut boleh diramal dengan jayanya dengan menggunakan kaedah yang dicadangkan terutama sekali untuk ragam kegagalan yang sama. Walau bagaimanapun, perbezaan keputusan berlaku bila pengabungan SIF melibatkan ragam yang berlainan berbanding dengan keputusan daripada FEA. Kelakuan kamiran-J juga bergantung kepada a/b, a/D, x/h dan nisbah beban. Manakala, kamiran-J boleh diramal melalui pendekatan tegasan rujukan tetapi ramalan itu dipengaruhi oleh geometri retak dan keadaan beban. Keputusan kebarangkalian daripada kaedah anggaran-K dibandingkan dengan FEA dan didapati keputusan adalah bertepatan di antara satu sama lain. Keputusan yang menggunakan kaedah yang dicadangkan ini dengan ketaranya mengurangkan masa dan kos komputasi.

Item Type:Thesis (PhD)
Subjects:T Technology > TA Engineering (General). Civil engineering (General) > TA401-492 Materials of engineering and construction. Mechanics of materials
ID Code:4609
Deposited By:Normajihan Abd. Rahman
Deposited On:31 Dec 2013 11:54
Last Modified:31 Dec 2013 11:54

Repository Staff Only: item control page