Determination of Mode I Stress Intensity Factor of V

13
Archive
of SID
21 ‫ اﻟﻲ‬13 ‫ ﺻﻔﺤﻪ‬،1393 ‫ زﻣﺴﺘﺎن‬،4 ‫ ﺷﻤﺎره‬،10 ‫ ﺟﻠﺪ‬،(‫ﻓﺼﻠﻨﺎﻣﻪ ﻣﻜﺎﻧﻴﻚ ﻫﻮاﻓﻀﺎ )رﻓﺘﺎر ﻣﻜﺎﻧﻴﻜﻲ ﻣﻮاد و ﺳﺎزهﻫﺎ‬
‫ ﺷﻜﻞ در ﻧﻤﻮﻧﻪﻫﺎي‬V ‫ﺗﻌﻴﻴﻦ ﺿﺮﻳﺐ ﺷﺪت ﺗﻨﺶ ﻣﻮد اول ﺷﻴﺎرﻫﺎي ﻧﻮكﺗﻴﺰ‬
‫ﭘﻠﻴﻤﺮي ﺑﺎ اﺳﺘﻔﺎده از روش ﻣﻮري ﺳﺎﻳﻪاي ﺑﺎ ﺟﺎﺑﻪﺟﺎﻳﻲ ﻓﺎز‬
2
‫ و ﻧﺎﺻﺮ ﺳﻠﻄﺎﻧﻲ‬1‫ﻋﻠﻲ اﻣﻴﻨﻲ‬
‫داﻧﺸﻜﺪه ﻣﻬﻨﺪﺳﻲ ﻣﻜﺎﻧﻴﻚ‬
‫داﻧﺸﮕﺎه ﺗﻬﺮان‬
( 93/1/17 :‫؛ ﺗﺎرﻳﺦ ﭘﺬﻳﺮش‬92/8/20 :‫)ﺗﺎرﻳﺦ درﻳﺎﻓﺖ‬
‫ﭼﻜﻴﺪه‬
‫ ﺑﻪ ﻛﻤﻚ‬،‫ ﺷﻜﻞ ﭘﻠﻴﻤﺮي‬V ‫ ﻓﻨﻲ ﻛﺎرﺑﺮدي و ﻣﻨﺎﺳﺐ ﺟﻬﺖ ﺑﻪ دﺳﺖ آوردن ﺿﺮﻳﺐ ﺷﺪت ﺗﻨﺶ ﻣﻮد ﺑﺎزﺷﻮﻧﺪﮔﻲ در ﻧﻤﻮﻧﻪﻫﺎي ﻛﺸﺸﻲ داراي ﺷﻴﺎر‬،‫در ﺗﺤﻘﻴﻖ ﺣﺎﺿﺮ‬
‫ اﺑﺘﺪا ﻣﻌﺎدﻻت ﺣﺎﻛﻢ ﺑﺮ روش ﻣﻮري ﺳﺎﻳﻪاي و ﻣﻜﺎﻧﻴﻚ ﺷﻜﺴﺖ ﺧﻄﻲ اﺳﺘﺨﺮاج و‬،‫ در اﻳﻦ ﻣﻄﺎﻟﻌﻪ‬.‫روش ﻣﻮري ﺳﺎﻳﻪاي ﺑﺎ ﺟﺎﺑﻪﺟﺎﻳﻲ ﻓﺎز ﻓﻴﺰﻳﻜﻲ اراﺋﻪ ﺷﺪه اﺳﺖ‬
‫ ﺑﺎ اﺳﺘﻔﺎده‬.‫ ﭼﻬﺎر ﺗﺼﻮﻳﺮ ﻫﺎﻟﻪاي از ﻧﻤﻮﻧﻪ ﺗﺤﺖ ﺑﺎر ﺛﺒﺖ ﺷﺪه اﺳﺖ‬،‫ ﺳﭙﺲ ﺑﺎ اﺳﺘﻔﺎده از ﭼﻴﺪﻣﺎن ﻣﻮري ﺳﺎﻳﻪاي ﺑﺎ ﺟﺎﺑﻪﺟﺎﻳﻲ ﻓﺎز ﻓﻴﺰﻳﻜﻲ‬.‫ﺑﻪﻫﻢ ارﺗﺒﺎط داده ﺷﺪه اﺳﺖ‬
‫ اﻃﻼﻋﺎت ﻣﻮرد ﻧﻴﺎز ﺑﺮاي ﻣﺤﺎﺳﺒﻪ ﺿﺮﻳﺐ ﺷﺪت ﺗﻨﺶ ﻣﻮد‬،‫ ﻫﺎﻟﻪﻫﺎي ﺑﻪدﺳﺖ آﻣﺪه اﺳﺘﺨﺮاج ﺷﺪه و ﺑﺎ ﺗﺤﻠﻴﻞ ﻣﻴﺪان ﻓﺎزي‬،‫از ﻓﻨﻮن ﭘﺮدازش ﺗﺼﻮﻳﺮ اﻟﮕﻮي ﻓﺎزي‬
‫ ﻣﻄﺎﺑﻘﺖ ﺧﻮﺑﻲ‬،‫ ﺑﺎ ﻣﻘﺎﻳﺴﻪ ﺿﺮاﻳﺐ ﺷﺪت ﺗﻨﺶ ﺑﻪدﺳﺖ آﻣﺪه از روش ﻣﻮري ﺳﺎﻳﻪاي و روش ﻋﺪدي اﻟﻤﺎن ﻣﺤﺪود‬،‫ در ﻧﻬﺎﻳﺖ‬.‫ﺑﺎزﺷﻮﻧﺪﮔﻲ ﺷﻴﺎر ﺣﺎﺻﻞ ﺷﺪه اﺳﺖ‬
.‫ﻣﺸﺎﻫﺪه ﺷﺪه اﺳﺖ‬
‫ ﺿﺮﻳﺐ ﺷﺪت ﺗﻨﺶ‬،‫ ﺷﻜﻞ‬V ‫ ﺷﻴﺎر‬،‫ ﺟﺎﺑﻪﺟﺎﻳﻲ ﻓﺎز‬،‫ ﻣﻮري ﺳﺎﻳﻪاي‬:‫واژهﻫﺎي ﻛﻠﻴﺪي‬
Determination of Mode I Stress Intensity Factor of V-Notched Polymeric
Specimens via Using Phase Shifting Shadow Moiré
A. Amini and N. Soltani
Mechanical Engineering Department
University of Tehran
(Received: 11 November, 2013; Accepted: 6 April, 2014)
ABSTRACT
A convenient, experimental technique for evaluation of V-notch mode I stress intensity factor using the method of phase
shifting shadow moiré is described and demonstrated. In this study, the governing equations that relate the elastic solution
and phase shifting shadow moiré for mode I V-notch tip are derived in terms of material constants and the stress intensity
factors. Then, a set of phase shifting shadow moiré experiments were conducted on a polymeric tensile specimen and fringe
patterns were captured. Through utilization of image processing techniques, phase map of fringe patterns was extracted and
by analyzing the phase map, required data for determination of stress intensity factors were obtained. The obtained stress
intensity factors by using phase shifting shadow moiré method, demonstrates a good agreement with the FEM analysis of
specimen.
Keywords: Shadow Moiré, Phase Shifting, V- Notch, Stress Intensity Factor
[email protected] :‫ﻛﺎرﺷﻨﺎس ارﺷﺪ‬-1
[email protected] :(‫ اﺳﺘﺎد )ﻧﻮﻳﺴﻨﺪه ﭘﺎﺳﺨﮕﻮ‬-2
www.SID.ir
‫‪14‬‬
‫ﻓﺼﻠﻨﺎﻣﻪ ﻣﻜﺎﻧﻴﻚ ﻫﻮاﻓﻀﺎ )رﻓﺘﺎر ﻣﻜﺎﻧﻴﻜﻲ ﻣﻮاد و ﺳﺎزهﻫﺎ(‪ ،‬ﺟﻠﺪ‪ ،10‬ﺷﻤﺎره ‪ ،4‬زﻣﺴﺘﺎن ‪1393‬‬
‫‪Archive‬‬
‫‪of SID‬‬
‫‪ -1‬ﻣﻘﺪﻣﻪ‬
‫ﺷﻴﺎرﻫﺎ‪ 1‬ﻛﺎرﺑﺮدﻫﺎي ﻓﺮاواﻧﻲ در اﺟﺰاء و ﻣﺎﺷﻴﻦ آﻻت ﻣﻜﺎﻧﻴﻜﻲ دارﻧﺪ‬
‫و ﺑـﻪﻃــﻮر ﮔﺴـﺘﺮده در ﺳــﺎزهﻫـﺎي ﮔﻮﻧــﺎﮔﻮن ﻣـﻮرد اﺳــﺘﻔﺎده ﻗــﺮار‬
‫ﻣﻲﮔﻴﺮﻧﺪ‪ .‬ﺑﺮ ﺧﻼف ﺗﺮكﻫـﺎ ﻛـﻪ ﻋﻨﺎﺻـﺮ ﻧـﺎﻣﻄﻠﻮب در ﻳـﻚ ﺳـﺎزه‬
‫ﻣﺤﺴﻮب ﻣﻲﺷﻮﻧﺪ و ﻣﻌﻤـﻮﻻً ﺑـﻪ ﻃـﻮر ﻧﺎﺧﻮاﺳـﺘﻪ اﻳﺠـﺎدﻣﻲﺷـﻮﻧﺪ‪،‬‬
‫ﺷﻴﺎرﻫﺎي ‪ V‬و ‪ U‬ﺷﻜﻞ ﺑﺮاي ﻣﻘﺎﺻﺪ ﮔﻮﻧﺎﮔﻮن ﺑﻪوﻓﻮر در ﺳـﺎزهﻫـﺎي‬
‫ﻣﻜﺎﻧﻴﻜﻲ ﺑﻪﻛﺎر ﻣﻲروﻧﺪ‪ .‬ﻧﻜﺘﻪ ﻣﻬﻤﻲ ﻛﻪ در ﻫﻨﮕﺎم ﻃﺮاﺣﻲ ﺷـﻴﺎرﻫﺎ‬
‫ﺑﺎﻳﺪ درﻧﻈﺮ ﮔﺮﻓﺖ‪ ،‬ﺗﻤﺮﻛﺰ ﺗﻨﺶ ﺷﺪﻳﺪي اﺳﺖ ﻛـﻪ در ﻣﺤـﻞ ﻧـﻮك‬
‫ﺷﻴﺎرﻫﺎ ﺑﻪوﻳﮋه ﺷﻴﺎرﻫﺎي ﻧﻮكﺗﻴﺰ اﻳﺠﺎد و در ﻧﺘﻴﺠﻪ ﺑﺎﻋـﺚ ﺗﻀـﻌﻴﻒ‬
‫ﺳﺎزه ﻣﻲﺷﻮد‪ .‬ﺑﺎ ﺗﻮﺟﻪ ﺑﻪ اﻫﻤﻴﺖ ﺷﻴﺎرﻫﺎي ﻧﻮكﺗﻴﺰ و ﺑﺤﺚ ﺷﻜﺴﺖ‬
‫ﺗﺮد در آﻧﻬﺎ‪ ،‬ﺗﺎ ﺑﻪ اﻣﺮوز ﻣﻄﺎﻟﻌﺎت ﻓﺮاواﻧﻲ در اﻳﻦ زﻣﻴﻨﻪ اﻧﺠـﺎم ﺷـﺪه‬
‫اﺳــﺖ‪ .‬در ﺳــﺎل ‪ ،1952‬وﻳﻠﻴــﺎﻣﺰ‪ 2‬ﻣﻴــﺪان ﺗــﻨﺶ در اﻃــﺮاف ﺷــﻴﺎر‬
‫‪ V‬ﺷﻜﻞ را ﺑﻪﺻﻮرت ﻳﻚ ﺳـﺮي ﺗـﻮاﻧﻲ ﺑـﻪ دﺳـﺖ آورد ]‪ .[1‬از آن‬
‫ﭘﺲ ﺗﻼشﻫﺎي ﺑﺴﻴﺎري ﺑﺮاي ﻣﺤﺎﺳـﺒﻪ ﺿـﺮاﻳﺐ ﻣﻌﺎدﻟـﻪ وﻳﻠﻴـﺎﻣﺰ از‬
‫ﻃﺮﻳﻖ روشﻫﺎي ﻋﺪدي و ﺗﺠﺮﺑﻲ اﻧﺠﺎم ﺷﺪه اﺳﺖ‪ .‬در ﺳـﺎل ‪1972‬‬
‫ﮔﺮوس و ﻣﻨﺪﻟﺴﻮن‪ 3‬ﺿﺮاﻳﺐ ﺷﺪت ﺗﻨﺶ را ﺑﺮاي ﺷﻴﺎرﻫﺎي ﻧﻮك ﺗﻴﺰ‬
‫‪ V‬ﺷﻜﻞ ﺑﺮ روي ﻧﻤﻮﻧﻪﻫﺎي ﻛﺸﺸﻲ‪ ،‬ﺧﻤﺸﻲ و ﭘﻴﭽﺸﻲ ﺑـﺎ اﺳـﺘﻔﺎده‬
‫از روش ﻋﺪدي ﺗﺮﺗﻴﺐ ﻣﺮزي‪ 4‬ﻣﺤﺎﺳﺒﻪ ﻛﺮدﻧﺪ ]‪ .[2‬ﻧﻴﻮ‪ 5‬و ﻫﻤﻜﺎران‬
‫روش اﻟﻤﺎن ﻣﺮزي ﺟﺪﻳﺪي را ﺑﺮاي ﻣﺤﺎﺳﺒﻪ ﺿﺮاﻳﺐ ﺷﺪت ﺗﻨﺶ در‬
‫ﻧﻤﻮﻧﻪﻫﺎي ‪ V‬ﺷﻜﻞ اراﺋﻪ دادﻧﺪ]‪ .[3‬ﺗﻴﺎﻧﺘﺎﻧﮓ ﻳﻮ‪ 6‬ﺑﺎ اﺳـﺘﻔﺎده از روش‬
‫اﻟﻤﺎن ﻣﺤﺪود ﮔﺴﺘﺮش ﻳﺎﻓﺘﻪ‪ 7‬ﺗﺮمﻫﺎي ﻣﻌﺎدﻟـﻪ وﻳﻠﻴـﺎﻣﺰ را ﺑـﺎ دﻗـﺖ‬
‫ﺧﻮﺑﻲ ﻣﺤﺎﺳﺒﻪ ﻛـﺮد ]‪ .[4‬ﻻزارﻳـﻦ‪ 8‬و ﻫﻤﻜـﺎران ﻧﻴـﺰ در ﻣﻄﺎﻟﻌـﺎت‬
‫ﻣﺘﻌﺪدي ﺑﻪ ﺑﺮرﺳﻲ ﻣﻴﺪان ﺗﻨﺶ در اﻃﺮاف ﺷـﻴﺎرﻫﺎي ﻧـﻮك ﺗﻴـﺰ و‬
‫ﮔﺮد ﭘﺮداﺧﺘﻪاﻧﺪ ]‪ 5‬و ‪ .[6‬ﺑﺎ اﻳﻨﻜﻪ روشﻫﺎي ﻋﺪدي ﻣﻲﺗﻮاﻧﻨﺪ ﻧﺘـﺎﻳﺞ‬
‫دﻗﻴﻘﻲ را اراﺋﻪ دﻫﻨﺪ‪ ،‬اﻣﺎ ﻣﻌﻤﻮﻻً اﺳﺘﻔﺎده از اﻳﻦ روشﻫﺎ ﺑﺎ ﻣﺸﻜﻼت‬
‫ﺧﺎص ﺧﻮد ﻫﻤﺮاه اﺳﺖ و ﺟﺰء در ﻣﻮارد ﺧﺎص اﻣﻜﺎن ﭘـﺬﻳﺮ ﻧﻤـﻲﺑﺎﺷـﺪ‪.‬‬
‫از اﻳﻦرو در ﺑﺴﻴﺎري از ﻣـﻮارد ﺑـﺮاي ﺑـﻪدﺳـﺖ آوردن ﻧﺘـﺎﻳﺞ ﻗﺎﺑـﻞ‬
‫اﻋﺘﻤﺎد ﺑﺎﻳﺪ از روشﻫﺎي ﺗﺠﺮﺑﻲ اﺳـﺘﻔﺎده ﻛـﺮد‪ .‬ﺗـﺎﻛﻨﻮن ﻣﻄﺎﻟﻌـﺎت‬
‫زﻳﺎدي ﺑﺮ روي ﻛﺎرﺑﺮد روشﻫﺎي ﮔﻮﻧﺎﮔﻮن ﺗﺠﺮﺑﻲ‪ ،‬ﺑﻪوﻳﮋه روشﻫﺎي‬
‫ﻏﻴﺮﺗﻤﺎﺳﻲ و ﻏﻴﺮﻣﺨـﺮب ﻧـﻮري ﻣﺎﻧﻨـﺪ ﺳـﺎﻳﻪﻧﮕـﺎري‪ ،9‬ﻛﺸﺴـﺎن ﻧﮕـﺎري‪،10‬‬
‫‪1- Notches‬‬
‫‪2- Williams‬‬
‫‪3- Gross and Mendelson‬‬
‫‪4- Boundary Collocation‬‬
‫‪5- Niu‬‬
‫‪6- Tiantang Yu‬‬
‫)‪7- Extended Finite Element (Xfem‬‬
‫‪8- Lazzarin‬‬
‫‪9- Caustics‬‬
‫‪10- Photoelasticity‬‬
‫‪www.SID.ir‬‬
‫ﺑﺮﺷﻨﮕﺎري‪ ،11‬ﺑﺮﻫﻢﻧﮕـﺎري دﻳﺠﻴﺘـﺎﻟﻲ ﺗﺼـﺎوﻳﺮ‪ 12‬و ﻣـﻮري‪ 13‬اﻧﺠـﺎم‬
‫ﮔﺮﻓﺘﻪ اﺳﺖ‪ .‬ﻗﻀﺎوي زاده و ﻫﻤﻜﺎران ﺑﺎ اﺳﺘﻔﺎده از روش ﺑﺮﺷﻨﮕﺎري‬
‫دﻳﺠﻴﺘﺎﻟﻲ ﺿﺮاﻳﺐ ﺷﺪت ﺗﻨﺶ ﻣﻮد ﺑﺎزﺷﻮﻧﺪﮔﻲ ﺗﺮكﻫﺎي ﻟﺒـﻪاي ﺑـﺎ‬
‫دﻗﺖ ﺧﻮﺑﻲ ﻧﺴﺒﺖ ﺑﻪ ﻧﺘـﺎﻳﺞ ﺣﺎﺻـﻞ از ﺗﺤﻠﻴـﻞ ﻋـﺪدي‪ ،‬ﺑـﻪدﺳـﺖ‬
‫آوردﻧﺪ ]‪ .[7‬آﻳﺖاﻟﻠﻬﻲ و ﻧﺠﺎﺗﻲ ﺑﺎ اﺳﺘﻔﺎده از روش ﻛﺸﺴـﺎنﻧﮕـﺎري‬
‫ﺿﺮاﻳﺐ ﺷـﺪت ﺗـﻨﺶ را ﺑـﺮاي ﺷـﻴﺎرﻫﺎي ‪ V‬ﺷـﻜﻞ در ﻧﻤﻮﻧـﻪﻫـﺎي‬
‫دﻳﺴﻚ ﺑﺮزﻳﻠﻲ ﻣﺤﺎﺳﺒﻪ ﻛﺮدﻧﺪ ]‪ .[8‬ﺟـﻮ‪ 14‬در ﺳـﺎل ‪ 2011‬ﻛـﺎرﺑﺮد‬
‫روش ﺑﺮﻫﻢ ﻧﮕﺎري ﺗﺼﺎوﻳﺮ دﻳﺠﻴﺘﺎﻟﻲ را در ﺑﻪ دﺳـﺖ آوردن ﻣﻴـﺪان‬
‫ﺗﻨﺶ ﺷﻴﺎرﻫﺎي ﻧﻮك ﺗﻴﺰ ﺑﺮرﺳﻲ ﻛﺮد ]‪.[9‬‬
‫روش ﻣﻮري از ﺟﻤﻠﻪ روشﻫﺎي ﻣﺘﺪاول ﻧﻮري اﺳﺖ ﻛـﻪ در آن‪،‬‬
‫روي ﻫﻢ ﻗﺮار ﮔـﺮﻓﺘﻦ دو ﺷـﺒﻜﻪ از ﺧﻄـﻮط ﻣﺸـﺎﺑﻪ و ﺗـﺪاﺧﻞ اﻳـﻦ‬
‫ﺧﻄﻮط ﺑﺎﻋﺚ ﺑﻪوﺟـﻮد آﻣـﺪن اﻟﮕﻮﻫـﺎي ﻫﺎﻟـﻪاي ﻣـﻲﺷـﻮد‪ .‬اوﻟـﻴﻦ‬
‫اﺳﺘﻔﺎده از روش ﻣﻮري‪ ،‬ﺑﺮاي ﻋﻴﺐﻳﺎﺑﻲ ﺗﻮريﻫﺎي ﭘﺮاش ﺑﻮد ﻛﻪ در‬
‫ﺳﺎل ‪ 1874‬و ﺗﻮﺳﻂ رﻳﻠﻲ‪ 15‬اﻧﺠﺎم ﮔﺮﻓـﺖ‪ .‬از آن ﭘـﺲ ﺟﻨﺒـﻪﻫـﺎي‬
‫ﻣﺨﺘﻠﻒ اﻳﻦ ﭘﺪﻳﺪه و ﻛـﺎرﺑﺮدﻫـﺎي آن ﮔﺴـﺘﺮش ﻳﺎﻓـﺖ و ﻓـﻦﻫـﺎي‬
‫ﻣﺨﺘﻠﻔﻲ ﺑﺎ اﺳﺘﻔﺎده از آن ﺑﻪ وﺟﻮد آﻣﺪ‪ .‬ﻓﻨﻮن ﻣﻮري از ﺟﻤﻠـﻪ روشﻫـﺎي‬
‫آﺳﺎن ﻣﻲﺑﺎﺷﻨﺪ ﻛﻪ ﺑﻪوﺳـﻴﻠﻪ آﻧﻬـﺎ ﻣـﻲﺗـﻮان ﺑـﻪﺻـﻮرت ﻏﻴـﺮﻣﺨـﺮب و‬
‫ﻏﻴـﺮﺗﻤﺎﺳــﻲ ﺗﻐﻴﻴــﺮ ﺷــﻜﻞﻫــﺎي داﺧــﻞ ﺻــﻔﺤﻪ و ﺧــﺎرج ﺻــﻔﺤﻪ‪،‬‬
‫ﻛﺎﻧﺘﻮرﺗﻮﭘﻮﮔﺮاﻓﻲ‪ ،‬ﺷﻴﺐ و اﻧﺤﻨﺎي ﺳﻄﺢ را ﺑﺎ دﻗﺖ ﺧﻮﺑﻲ ﺑـﻪدﺳـﺖ‬
‫آورد ]‪.[10‬‬
‫ﺷﺒﻜﻪﻫﺎي اﺳﺘﻔﺎده ﺷﺪه در اﻳﺠﺎد ﻧﻘـﺶﻫـﺎي ﻣـﻮري ﻣﻤﻜـﻦ‬
‫اﺳﺖ ﺑﻪﺻـﻮرت ﻣﺠﻤﻮﻋـﻪاي از ﺧﻄـﻮط راﺳـﺖ‪ ،‬ﺧﻄـﻮط ﺷـﻌﺎﻋﻲ‪،‬‬
‫داﻳﺮهﻫﺎي ﻫﻢﻣﺮﻛﺰ و ﻳﺎ ﻧﻘﺎط ﺑﺎﺷﺪ‪ .‬اﻣﺎ ﻫﻨﮕﺎﻣﻲ ﻛﻪ از ﺗﻜﻨﻴـﻚﻫـﺎي‬
‫ﻣﻮري ﺑﺮاي ﺑﻪ دﺳﺖ آوردن ﻣﻴﺪان ﺟﺎﺑﻪﺟﺎﻳﻲ و ﻳﺎ ﺗﻮﭘﻮﮔﺮاﻓﻲ ﺳﻄﺢ‬
‫اﺳﺘﻔﺎده ﻣﻲﺷﻮد‪ ،‬ﻣﻌﻤﻮﻻً از ﺧﻄﻮط راﺳﺖ ﻣﻮازي ﺑﺎ ﭘﻬﻨﺎي ﻳﻜﺴـﺎن‬
‫اﺳﺘﻔﺎده ﻣﻲﺷﻮد‪ .‬روش ﻣﻮري ﻫﻨﺪﺳـﻲ اوﻟـﻴﻦ ﺷـﻜﻞ روش ﻣـﻮري‬
‫ﺑﺮاي اﻧﺪازه ﮔﻴﺮي ﺟﺎﺑﻪﺟﺎﻳﻲﻫﺎي داﺧﻞ ﺻﻔﺤﻪ ﺑﻮد ﻛﻪ از ﺗﺪاﺧﻞ دو‬
‫ﺷﺒﻜﻪ از ﺧﻄﻮط ﻣﻮازي ﻫﻢ‪ ،‬ﻳﻜﻲ ﺑﺮ روي ﻧﻤﻮﻧـﻪ و دﻳﮕـﺮي ﺟﻠـﻮي‬
‫ﻧﻤﻮﻧﻪ اﺳﺘﻔﺎده ﻣﻲﻛﺮد‪ .‬از ﺑﻴﻦ ﺗﻜﻨﻴـﻚﻫـﺎي ﻣﺨﺘﻠـﻒ ﻣـﻮري‪ ،‬روش‬
‫ﻣﻮري ﺳﺎﻳﻪاي از ﺟﻤﻠﻪ روشﻫﺎي ﻣﻔﻴﺪي اﺳـﺖ ﻛـﻪ ﻣﻌﻤـﻮﻻً از آن‬
‫ﺑــﺮاي ﻣﻘﺎﺻــﺪ ﺳــﻄﺢﻧﮕــﺎري اﺳــﺘﻔﺎده ﻣــﻲ ﺷــﻮد‪ .‬در روش ﻣــﻮري‬
‫ﺳﺎﻳﻪاي‪ ،‬اﻟﮕﻮﻫﺎي ﻣﻮري از ﺗﺪاﺧﻞ ﺷﺒﻜﻪ اﺻﻠﻲ‪ 16‬ﺑﺎ ﺳﺎﻳﻪ ﺧﻮدش ﺑﺮ‬
‫روي ﺟﺴﻢ‪ ،‬ﺗﺸﻜﻴﻞ ﻣﻲﺷﻮد‪ .‬ﺗﺌﻮري ﺳـﻄﺢﻧﮕـﺎري ﻣـﻮري ﺳـﺎﻳﻪاي‬
‫‪11- Shearography‬‬
‫)‪12- Digital Image Correlation (Dic‬‬
‫‪13- Moiré‬‬
‫‪14- Ju‬‬
‫‪15- Reylieh‬‬
‫‪16- Master Grating‬‬
‫ﺗﻌﻴﻴﻦ ﺿﺮﻳﺐ ﺷﺪت ﺗﻨﺶ ﻣﻮد اول ﺷﻴﺎرﻫﺎي ﻧﻮكﺗﻴﺰ ‪ V‬ﺷﻜﻞ در‪...‬‬
‫اﺳﺘﺎﻧﺪارد ﺑﺮاي اوﻟﻴﻦ ﺑﺎر ﺗﻮﺳﻂ ﻣﻴﺪوس‪ [11] 1‬اراﺋﻪ ﺷـﺪ و ﺳـﭙﺲ‬
‫ﺗﻮﺳﻂ ﺗﺎﻛﺎﺳﺎﻛﻲ‪ 12] 2‬و ‪ [13‬ﻣﻮرد ﺑﺮرﺳﻲ ﻗﺮار ﮔﺮﻓﺖ‪ .‬دﮔﺮﻳـﻚ‪ 3‬و‬
‫ﻫﻤﻜﺎران در ﺳﺎل ‪ 2001‬ﻗﺎﺑﻠﻴﺖﻫﺎي اﻳﻦ روش را در زﻣﻴﻨﻪ اﻧـﺪازهﮔﻴـﺮي‬
‫ﺟﺎﺑﻪﺟﺎﻳﻲﻫﺎي در اﺑﻌـﺎد ﻣﻴﻜـﺮو ﺳـﻄﻮح ﻣﻨﺤﻨـﻲ دار اﻧـﺪازهﮔﻴـﺮي‬
‫ﻛﺮدﻧﺪ ]‪ .[14‬در ﺳﺎل ‪ 2005‬ﻣﻴﻨﻮﻳﺪاس‪ [15] 4‬از روش ﻣﻮري ﺳـﺎﻳﻪاي‬
‫در ﺗﺤﻠﻴﻠﻲ ارﺗﻌﺎﺷﺎت ﺧﻤﺸـﻲ ﺻـﻔﺤﺎت اﺳـﺘﻔﺎده ﻛﺮدﻧـﺪ‪ .‬ﺳـﻴﻒ و‬
‫ﺧﺸﺎﺑﺎ‪ 5‬ﻧﻴﺰ در ﺳﺎل ‪ 2007‬ﺑﺎ اﺳﺘﻔﺎده از ﻫﻤﻴﻦ روش ورﻗـﻪﺷـﺪﮔﻲ‬
‫ﻧﺎﺷﻲ از ﺳﻮراخﻛﺎري در ﻣـﻮاد ﻛـﺎﻣﭙﻮزﻳﺘﻲ را اﻧـﺪازهﮔﻴـﺮي ﻛﺮدﻧـﺪ‬
‫]‪ .[16‬ﻟﻴﻢ‪ 6‬و ﻫﻤﻜﺎران در ﺳﺎل ‪ 2009‬ﺑﺎ اﺳﺘﻔﺎده از ﻣﻮري ﺳـﺎﻳﻪاي‬
‫ﺑﺎ ﺟﺎﺑﻪﺟﺎﻳﻲ ﻓﺎز‪ ،‬ﺧﻴﺰ و ﻣﺪول اﻻﺳﺘﻴﺴﻴﺘﻪ ﺗﻴﺮﻫﺎي در اﺑﻌﺎد ﻣﻴﻜـﺮو‬
‫را ﺑﺎ دﻗﺖ ﺧﻮﺑﻲ ﻣﺤﺎﺳﺒﻪ ﻛﺮدﻧﺪ ]‪.[17‬‬
‫ﺑﺎ ﺗﻮﺟﻪ ﺑﻪ ﻗﺎﺑﻠﻴﺖﻫﺎي روش ﻣﻮري ﺳﺎﻳﻪاي ﺑـﻪﻋﻨـﻮان روﺷـﻲ‬
‫ﺳﺎده و در ﻋﻴﻦ ﺣﺎل دﻗﻴﻖ‪ ،‬ﺗـﺎﻛﻨﻮن در ﺣـﻮزهﻫـﺎي ﻣﺨﺘﻠـﻒ ﻋﻠـﻢ‬
‫ﻣﻜﺎﻧﻴﻚ از آن اﺳﺘﻔﺎده ﺷﺪه اﺳﺖ‪ .‬اﻣﺎ ﺗﺎ ﺑﻪ اﻣﺮوز ﻣﻄﺎﻟﻌﻪاي درﺑـﺎره‬
‫ﻛﺎرﺑﺮد و ﻣﺤﺪوده ﻛﺎرﺑﺮد روش ﻣﻮري ﺳـﺎﻳﻪاي در زﻣﻴﻨـﻪ ﻣﻜﺎﻧﻴـﻚ‬
‫ﺷﻜﺴﺖ ﺻﻮرت ﻧﮕﺮﻓﺘﻪ اﺳﺖ و از اﻳﻦ رو‪ ،‬ﺑﺮرﺳﻲ ﻣﺴـﺎﺋﻞ ﻣﻜﺎﻧﻴـﻚ‬
‫ﺷﻜﺴﺖ ﺑﻪ وﺳﻴﻠﻪ اﻳﻦ روش اﻣﺮي ﻛﺎﻣﻼً ﻣﻨﻄﻘﻲ ﺑﻪ ﻧﻈـﺮ ﻣـﻲرﺳـﺪ‪.‬‬
‫در ﻧﺘﻴﺠﻪ‪ ،‬در اﻳﻦ ﺗﺤﻘﻴﻖ ﻗﺎﺑﻠﻴﺖ روش ﻣﻮري ﺳﺎﻳﻪاي ﺑﺎ ﺟﺎﺑﻪﺟﺎﻳﻲ‬
‫ﻓﺎز ﻓﻴﺰﻳﻜﻲ در ﺑﻪدﺳﺖ آوردن ﺿﺮﻳﺐ ﺷﺪت ﺗﻨﺶ ﻣﻮد ﺑﺎزﺷـﻮﻧﺪﮔﻲ‬
‫ﺷﻴﺎر ‪ V‬ﺷﻜﻞ در ﻳﻚ ﻧﻤﻮﻧﻪ ﭘﻠﻴﻤﺮي ﻧﺮم ﺑﺮرﺳﻲ ﻣﻲﺷﻮد‪.‬‬
‫‪ -2‬ﺗﺌﻮري ﻣﻮري ﺳﺎﻳﻪاي ﺑﺎ ﺟﺎﺑﻪﺟﺎﻳﻲ ﻓﺎز ﻓﻴﺰﻳﻜﻲ‬
‫ﺷﻤﺎﺗﻴﻜﻲ از ﭼﻴﺪﻣﺎن روش ﻣﻮري ﺳﺎﻳﻪاي ﺑﺎ ﺟﺎﺑﻪﺟﺎﻳﻲ ﻓﺎز ﻓﻴﺰﻳﻜﻲ‬
‫در ﺷﻜﻞ ‪ 1‬ﻧﺸﺎن داده ﺷﺪه اﺳﺖ‪.‬‬
‫‪15‬‬
‫‪Archive‬‬
‫‪of SID‬‬
‫در اﻳﻦ روش ﻧﻴﺰ از ﻳﻚ ﺷﺒﻜﻪ اﺻﻠﻲ از ﺧﻄﻮط ﻣﻮازي ﻫﻢ و ﺑـﺎ‬
‫ﮔﺎم ‪ ρ‬اﺳﺘﻔﺎده ﻣﻲﺷﻮد‪ .‬در روش ﻣﻮري ﺳﺎﻳﻪاي ﺑﻪﺟﺎي اﺳـﺘﻔﺎده‬
‫از ﺷﺒﻜﻪ ﺑﺮ روي ﻧﻤﻮﻧﻪ‪ ،‬از ﺳﺎﻳﻪ ﺷﺒﻜﻪ اﺻﻠﻲ ﺑﺮ روي ﻧﻤﻮﻧﻪ اﺳﺘﻔﺎده‬
‫ﻣﻲﺷﻮد‪ .‬در اﻳﻦ روش‪ ،‬ﺑﻪ ﺷـﺒﻜﻪ و ﻧﻤﻮﻧـﻪ ﺑـﻪ وﺳـﻴﻠﻪ دﺳـﺘﻪاي از‬
‫ﭘﺮﺗﻮﻫﺎي ﻣﻮازي ﻧﻮر ﻟﻴﺰر ﻛﻪ ﺑﺎ ﺧﻂ ﻋﻤﻮد ﺑﻪ ﺷﺒﻜﻪ زاوﻳﻪ ‪ α‬ﻣﻲﺳـﺎزﻧﺪ‬
‫ﻧﻮر ﺗﺎﺑﺎﻧﺪه ﻣﻲﺷﻮد و در ﻧﺘﻴﺠﻪ ﺳﺎﻳﻪ ﺷﺒﻜﻪ ﺑﺮ روي ﻧﻤﻮﻧـﻪ ﺗﺸـﻜﻴﻞ‬
‫ﻣﻲﺷﻮد‪ .‬ﺑﺎ ﻧﮕﺎه ﻛﺮدن ﺑﻪ ﺷﺒﻜﻪ از ﻳـﻚ زاوﻳـﻪ ﻣﺘﻔـﺎوت‪ ،‬ﻫﺎﻟـﻪﻫـﺎي‬
‫ﻣﻮري ﺳﺎﻳﻪاي ﻛﻪ ﺣﺎﺻﻞ ﺗﺪاﺧﻞ ﺷﺒﻜﻪ اﺻﻠﻲ و ﺳـﺎﻳﻪاي آن اﺳـﺖ‬
‫ﻣﺸﺎﻫﺪه ﻣﻲﺷﻮﻧﺪ‪ .‬ﻫﺎﻟﻪﻫﺎي ﺑﻪوﺟﻮد آﻣﺪه ﻧﺸﺎن دﻫﻨﺪه ﺳﻴﺴﺘﻤﻲ از‬
‫ﻛﺎﻧﺘﻮرﻫﺎﻳﻲ اﺳﺖ ﻛﻪ ﺑﻴﺎﻧﮕﺮ ﻓﺎﺻﻠﻪ ﺑﻴﻦ ﻧﻤﻮﻧﻪ و ﺷﺒﻜﻪ اﺻـﻠﻲ اﺳـﺖ‪.‬‬
‫اﮔﺮ ﺑﻪ ﺷﺒﻜﻪ ﺑﻪﺻﻮرت ﻋﻤـﻮدي ﻧﮕـﺎه ﺷـﻮد و ﻳـﺎ ﺑـﻪﻋﺒـﺎرت دﻳﮕـﺮ‪،‬‬
‫دورﺑﻴﻦ ﺛﺒﺖﻛﻨﻨﺪه ﺗﺼﺎوﻳﺮ ﻋﻤـﻮد ﺑـﺮ ﺷـﺒﻜﻪ و ﻧﻤﻮﻧـﻪ ﻗـﺮار ﮔﻴـﺮد‪،‬‬
‫ﻓﺎﺻﻠﻪ ﺑﻴﻦ ﻫﺮ ﻧﻘﻄﻪ ﻧﻤﻮﻧﻪ و ﺷﺒﻜﻪ ﻣﺮﺟﻊ را ﻣﻲﺗـﻮان از راﺑﻄـﻪ )‪(1‬‬
‫ﺑﻪ دﺳﺖ آورد‪:‬‬
‫‪N .ρ‬‬
‫) ‪tg (α‬‬
‫)‪(1‬‬
‫=‪w‬‬
‫ﻛﻪ در راﺑﻄﻪ ﺑﺎﻻ‪ ρ ،‬ﮔﺎم ﺷﺒﻜﻪ ﻣﺮﺟﻊ‪ α ،‬زاوﻳﻪ ﺗﺎﺑﺶ ﻧﻮر ﺑـﺎ ﺧـﻂ‬
‫ﻋﻤﻮد ﺑﺮ ﺷﺒﻜﻪ و ‪ N‬ﺗﻌﺪاد ﻫﺎﻟﻪﻫﺎ ﺑﻴﻦ دو ﻧﻘﻄﻪ ﻣﻮرد ﻧﻈﺮ اﺳـﺖ‪ .‬ﺑـﺎ‬
‫ﺗﻮﺟﻪ ﺑﻪ دﺷـﻮاريﻫـﺎي ﻳـﺎﻓﺘﻦ ﺧـﻂ ﻣﺮﻛـﺰ ﻫـﺮ ﻫﺎﻟـﻪ و ﻫﻤﭽﻨـﻴﻦ‬
‫ﻣﺸﻜﻼت ﺧﺎص ﺷﻤﺎرش ﻫﺎﻟﻪﻫﺎ‪ ،‬روش ﺟﺎﺑﻪﺟﺎﻳﻲ ﻓﺎز ﺑﻪﻋﻨﻮان ﻳـﻚ‬
‫روش ﺳﺮﻳﻊ‪ ،‬ﻣﻄﻤﺌﻦ و آﺳﺎن ﻣﻌﺮﻓﻲ ﺷﺪه اﺳﺖ‪ .‬ﺑﻪﻃﻮر ﻛﻠﻲ‪ ،‬اﻟﮕﻮي‬
‫ﻫﺎﻟﻪ ﺑﻪدﺳﺖ آﻣﺪه را ﻣﻲﺗﻮان ﺑﻪ ﺻﻮرت راﺑﻄﻪ )‪ (2‬ﻣﺪل ﻛﺮد‪:‬‬
‫)‪(2‬‬
‫‪I ( x, y ) = A ( x, y ) + B ( x, y ) .cos  ∆∅ ( x, y ) ‬‬
‫ﻛﻪ در راﺑﻄﻪ ﺑﺎﻻ‪ ∆ϕ (x,y) ،‬ﻓﺎز اﻟﮕﻮي ﻫﺎﻟﻪ اﺳﺖ ﻛﻪ اﻃﻼﻋﺎت ﻣﻮرد‬
‫ﻧﻴﺎز ﺟﺎﺑﻪﺟﺎﻳﻲ ﺧﺎرج از ﺻﻔﺤﻪ در آن ﻧﻬﻔﺘﻪ اﺳﺖ‪ .‬ﻫﻤﺎنﮔﻮﻧﻪ ﻛﻪ از‬
‫راﺑﻄﻪ )‪ (2‬ﻣﺸﺎﻫﺪه ﻣﻲﺷﻮد‪ B ،A ،‬و ‪ ∆φ‬ﻣﺠﻬﻮﻻت ﻣﻌﺎدﻟﻪ ﻣﻲﺑﺎﺷـﻨﺪ و‬
‫اﻳﻦ در ﺣﺎﻟﻲ اﺳﺖ ﻛﻪ ﺗﻨﻬﺎ ﻳﻚ ﻣﻌﺎدﻟﻪ )اﻟﮕـﻮي ﻫﺎﻟـﻪ ﺛﺒـﺖ ﺷـﺪه(‬
‫ﺑﺮاي ﺑﻪدﺳﺖ آوردن اﻳﻦ ﺳﻪ ﻣﺠﻬﻮل وﺟﻮد دارد‪ .‬از اﻳـﻦرو‪ ،‬ﺟﻤﻠـﻪ‬
‫ﺟﺎﺑﻪﺟﺎﻳﻲ ﻓﺎز ﺑﻪ ﻣﻌﺎدﻟﻪ ﺑﺎﻻ اﺿـﺎﻓﻪ ﻣـﻲﺷـﻮد و راﺑﻄـﻪ )‪ (3‬ﺣﺎﺻـﻞ‬
‫ﻣﻲﺷﻮد‪:‬‬
‫)‪(3‬‬
‫‪I n ( x, y ) = A ( x, y ) + B ( x, y ) .cos  ∆∅ ( x, y ) + ∅ n ‬‬
‫‪n = 1, 2,...k‬‬
‫ﺷﻜﻞ )‪ :(1‬ﺷﻤﺎﺗﻴﻜﻲ از ﭼﻴﺪﻣﺎن روش ﻣﻮري ﺳﺎﻳﻪاي‪.‬‬
‫‪1- Meadows‬‬
‫‪2- Takasaki‬‬
‫‪3- Degrieck‬‬
‫‪4- Minvydas‬‬
‫‪5- Seif and Khashaba‬‬
‫‪6- Lim‬‬
‫‪www.SID.ir‬‬
‫در راﺑﻄــﻪ )‪ φn ،(3‬ﺟﺎﺑــﻪﺟــﺎﻳﻲ ﻓــﺎز ‪ n‬ام اﺳــﺖ ﻛــﻪ از راﺑﻄــﻪ )‪(4‬‬
‫ﺑﻪدﺳﺖ ﻣﻲآﻳﺪ‪:‬‬
‫‪2π d‬‬
‫‪n −1‬‬
‫)‪(4‬‬
‫= ∅‬
‫= ‪δ‬‬
‫‪2π‬‬
‫‪k‬‬
‫‪n‬‬
‫‪ph‬‬
‫‪n‬‬
‫ﻓﺼﻠﻨﺎﻣﻪ ﻣﻜﺎﻧﻴﻚ ﻫﻮاﻓﻀﺎ )رﻓﺘﺎر ﻣﻜﺎﻧﻴﻜﻲ ﻣﻮاد و ﺳﺎزهﻫﺎ(‪ ،‬ﺟﻠﺪ‪ ،10‬ﺷﻤﺎره ‪ ،4‬زﻣﺴﺘﺎن ‪1393‬‬
‫‪Archive‬‬
‫‪of SID‬‬
‫‪16‬‬
‫ﻛﻪ در آن‪ d ،‬ﻓﺎﺻﻠﻪ ﺑﻴﻦ ﻣﻨﺒﻊ ﻧﻮر و دورﺑﻴﻦ‪ h ،‬ﻓﺎﺻﻠﻪ ﺑﻴﻦ دورﺑـﻴﻦ‬
‫‪ -3‬رواﺑﻂ ﺗﺤﻠﻴﻠﻲ‬
‫ﺗﺎ ﻧﻤﻮﻧﻪ و ‪ δ n‬ﺟﺎﺑﻪﺟﺎﻳﻲ ﺷﺒﻜﻪ ﻣﺮﺟﻊ در ﺟﻬـﺖ ﻋﻤـﻮد ﺑـﺮ ﺷـﺒﻜﻪ‬
‫ﻣﺘﻨﺎﻇﺮ ﺑﺎ ﺟﺎﺑﻪﺟﺎﻳﻲ ﻓﺎز ﻣﻮرد ﻧﻴﺎز اﺳﺖ‪ .‬اﮔﺮﭼﻪ ﺑﺎ ﺗﻮﺟـﻪ ﺑـﻪ ﻧﻜـﺎت‬
‫ذﻛﺮ ﺷﺪه درﺑﺎره ﺗﻌﺪاد ﻣﺠﻬﻮﻻت ﻣﻌﺎدﻟﻪ ﺳﻪ ﻣﺮﺣﻠﻪ ﺟﺎﺑﻪﺟﺎﻳﻲ ﻓـﺎز‬
‫ﻛﺎﻓﻲ اﺳﺖ‪ ،‬اﻣﺎ ﻣﻌﻤﻮﻻً از ﺟﺎﺑﻪﺟﺎﻳﻲ ﻓﺎز ﭼﻬـﺎر ﻣﺮﺣﻠـﻪاي اﺳـﺘﻔﺎده‬
‫ﻣــﻲﺷــﻮد‪ .‬در ﻧﺘﻴﺠــﻪ ﺑــﺎ ﺗﻮﺟــﻪ ﺑــﻪ ﻣﻌــﺎدﻻت )‪ 3‬و ‪ (4‬ﻣﻌــﺎدﻻت‬
‫ﺟﺎﺑﻪﺟﺎﻳﻲ ﻓﺎز ﭼﻬﺎر ﻣﺮﺣﻠﻪاي ﺑﻪﺻﻮرت راﺑﻄﻪ )‪ (5‬اﺳﺖ‪:‬‬
‫‪I1 ( x, y ) = A ( x, y ) + B ( x, y ) .cos  ∆∅ ( x, y ) ‬‬
‫ﻣﻄﺎﺑﻖ راﺑﻄﻪ وﻳﻠﻴﺎﻣﺰ ﺑﺮاي ﻳﻚ ﺷﻴﺎر ‪ V‬ﺷﻜﻞ ﺗﺤﺖ ﺑﺎرﮔﺬاري ﻛﻠﻲ‪،‬‬
‫راﺑﻄﻪ ﺣﺎﻛﻢ ﺑﺮ ﻣﻴﺪان ﺗﻨﺶ را ﻣﻲﺗﻮان ﺑﻪﺻﻮرت ﻣﻌﺎدﻟـﻪ )‪ (8‬ﺑﻴـﺎن‬
‫ﻛﺮد‪ .‬در اﻳﻦ ﻣﻌﺎدﻟﻪ ‪ r‬و ‪ θ‬ﺑﻴﺎﻧﮕﺮ ﻣﺆﻟﻔـﻪﻫـﺎي ﻣﺨﺘﺼـﺎت ﻗﻄﺒـﻲ و‬
‫‪ Re‬و ‪ Im‬ﺑﻪ ﺗﺮﺗﻴﺐ ﺑﻴﺎﻧﮕﺮ ﻗﺴﻤﺖ ﺣﻘﻴﻘﻲ و ﻣﻮﻫﻮﻣﻲ ﻣﻌﺎدﻟـﻪ ﺑـﺎﻻ‬
‫اﺳﺖ‪ .‬ﻫﻤﭽﻨﻴﻦ زاوﻳﻪ ‪ α‬را ﻣﻲﺗﻮان ﺑﻪ راﺣﺘﻲ و ﻣﻄﺎﺑﻖ ﺷـﻜﻞ ‪ 2‬ﺑـﻪ‬
‫زاوﻳﻪ ﺷﻴﺎر رﺑﻂ داد‪.‬‬
‫‪π‬‬
‫‪‬‬
‫‪I 2 ( x, y ) = A ( x, y ) + B ( x, y ) .cos  ∆∅ ( x, y ) + ‬‬
‫‪2‬‬
‫‪‬‬
‫‪I 3 ( x, y ) = A ( x, y ) + B ( x, y ) .cos  ∆∅ ( x, y ) + π ‬‬
‫)‪(5‬‬
‫‪3π ‬‬
‫‪‬‬
‫‪I 4 ( x, y ) = A ( x, y ) + B ( x, y ) .cos  ∆∅ ( x, y ) + ‬‬
‫‪4 ‬‬
‫‪‬‬
‫و در ﻧﻬﺎﻳﺖ ﺑﺎ اﺳﺘﻔﺎده از روش ﻓﺮاﻣﻌﻴﻦ ﺣـﺪاﻗﻞ ﻣﺮﺑﻌـﺎت‪ ،‬ﻓـﺎز‬
‫اﻟﮕﻮي ﻫﺎﻟﻪاي ﺑﻪ ﺻﻮرت راﺑﻄﻪ )‪ (6‬اﺳﺘﺨﺮاج ﻣﻲﺷﻮد‪:‬‬
‫)‪(6‬‬
‫‪I4 − I2‬‬
‫‪I1 − I 3‬‬
‫‪∆∅ ( x, y ) = tan −1‬‬
‫از آﻧﺠﺎ ﻛﻪ ﻣﻘـﺎدﻳﺮ ﻓـﺎز از ﻳـﻚ راﺑﻄـﻪ ﻣﺜﻠﺜـﺎﺗﻲ ﺗﺎﻧﮋاﻧـﺖ ﻣﻌﻜـﻮس‬
‫اﺳﺘﺨﺮاج ﺷﺪه اﺳﺖ و ﺑﺎ ﺗﻮﺟﻪ ﺑﻪ ﻣﺎﻫﻴﺖ ﺗﺎﺑﻊ ﺗﺎﻧﮋاﻧﺖ ﻣﻌﻜﻮس‪ ،‬اﻳﻦ‬
‫‪1‬‬
‫ﻣﻘـــﺎدﻳﺮ در اﺻـــﻄﻼح در ﺑـــﺎزه ) ‪ (- π , π‬دﭼـــﺎر ﭘﻴﭽﻴـــﺪﮔﻲ‬
‫ﻣﻲﺷﻮﻧﺪ‪ .‬در ﻧﺘﻴﺠـﻪ ﻻزم اﺳـﺖ ﻛـﻪ ﺑـﺎ اﺳـﺘﻔﺎده از ﻳـﻚ اﻟﮕـﻮرﻳﺘﻢ‬
‫ﻣﻨﺎﺳﺐ‪ ،‬ﻧﺎﭘﻴﻮﺳﺘﮕﻲ ﻧﻘﺎﻃﻲ ﻛﻪ دﭼﺎر ﭘﻴﭽﻴﺪﮔﻲ ﺷﺪهاﻧﺪ رﻓﻊ ﺷﻮد و‬
‫ﻳﻚ اﻟﮕﻮي ﻓﺎزي ﭘﻴﻮﺳﺘﻪ ﺣﺎﺻﻞ ﺷﻮد‪ .‬ﭘﺲ از ﺑﻪدﺳﺖ آوردن اﻟﮕﻮي‬
‫ﻓــﺎز ﭘﻴﻮﺳــﺘﻪ ﻧﻬــﺎﻳﻲ‪ ،‬ﻓﺎﺻــﻠﻪ ﺑــﻴﻦ ﻧﻘــﺎط ﻧﻤﻮﻧــﻪ و ﺷــﺒﻜﻪ را‬
‫ﻣﻲﺗﻮان از راﺑﻄﻪ )‪ (7‬ﺑﻪدﺳﺖ آورد‪:‬‬
‫از ﻳﻚ ورق ﭘﻠﻴﻤـﺮي از ﺟـﻨﺲ ﭘﻠـﻲ اورﺗـﺎن‪ 2‬ﺳـﻪ ﻧﻤﻮﻧـﻪ ﺑـﺎ اﺑﻌـﺎد‬
‫ﻫﻨﺪﺳﻲ ﻳﻜﺴﺎن و زاوﻳﻪﻫﺎي ﺷﻴﺎر ﻣﺘﻔـﺎوت )‪ 45 ،30‬و ‪ 90‬درﺟـﻪ(‬
‫ﺗﻬﻴﻪ ﺷﺪه ﻛﻪ ﺷﻜﻞ ﺷﻤﺎﺗﻴﻚ‪ ،‬اﺑﻌـﺎد ﻫﻨﺪﺳـﻲ و ﺧـﻮاص ﻣﻜـﺎﻧﻴﻜﻲ‬
‫=‪z‬‬
‫ﻧﻤﻮﻧﻪﻫﺎ ﺑﻪ ﺗﺮﺗﻴﺐ در ﺷﻜﻞ ‪ 3‬و ﺟـﺪاول ‪ 1‬و ‪ 2‬ﻧﻤـﺎﻳﺶ داده ﺷـﺪه‬
‫)‪(7‬‬
‫)‪(8‬‬
‫) ‪ph ∆∅ ( x, y‬‬
‫‪.‬‬
‫‪d‬‬
‫‪2π‬‬
‫‪ -4‬روش آزﻣﺎﻳﺶ‬
‫اﺳﺖ‪.‬‬
‫‪( 2 + λnI cos cos 2α + cos cos 2α.λnI ) cos cos ( λnI − 1) θ − ( λnI − 1) cos cos ( λnI − 3) θ  ‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪I‬‬
‫‪I‬‬
‫‪I‬‬
‫‪I‬‬
‫‪I‬‬
‫‪2‬‬
‫‪−‬‬
‫‪λ‬‬
‫‪cos‬‬
‫‪cos‬‬
‫‪2α‬‬
‫‪−‬‬
‫‪cos‬‬
‫‪cos‬‬
‫‪2α.‬‬
‫‪λ‬‬
‫‪cos‬‬
‫‪cos‬‬
‫‪λ‬‬
‫‪−‬‬
‫‪1‬‬
‫‪θ‬‬
‫‪+‬‬
‫‪λ‬‬
‫‪−‬‬
‫‪1‬‬
‫‪cos‬‬
‫‪cos‬‬
‫‪λ‬‬
‫‪−‬‬
‫‪3‬‬
‫‪θ‬‬
‫(‬
‫)‬
‫(‬
‫)‬
‫(‬
‫)‬
‫(‬
‫)‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪n‬‬
‫‪n‬‬
‫‪n‬‬
‫‪n‬‬
‫‪n‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪I‬‬
‫‪I‬‬
‫‪I‬‬
‫‪I‬‬
‫‪I‬‬
‫‪‬‬
‫‪ − ( λn cos cos 2α + cos cos 2α.λn ) sin sin ( λn − 1) θ + ( λn − 1) sin sin ( λn − 3) θ ‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪σ x ‬‬
‫‪ I‬‬
‫∞‬
‫‪ ‬‬
‫‪ λn . An‬‬
‫‪σ‬‬
‫=‬
‫‪Re‬‬
‫∑ ‪ y‬‬
‫‪ 1−λnI‬‬
‫‪n‬‬
‫=‬
‫‪1‬‬
‫‪r‬‬
‫‪τ ‬‬
‫‪xy‬‬
‫‪ ‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪ − ( 2 + λnII cos cos 2α − cos cos 2α.λnII ) sin sin ( λnII − 1) θ + ( λnII − 1) sin sin ( λnII − 3) θ  ‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪II‬‬
‫‪II‬‬
‫‪II‬‬
‫‪II‬‬
‫‪II‬‬
‫‪λ‬‬
‫‪λ‬‬
‫‪λ‬‬
‫‪θ‬‬
‫‪λ‬‬
‫‪λ‬‬
‫‪θ‬‬
‫‪−‬‬
‫‪2‬‬
‫‪+‬‬
‫‪cos‬‬
‫‪cos‬‬
‫‪2α‬‬
‫‪−‬‬
‫‪cos‬‬
‫‪cos‬‬
‫‪2‬‬
‫∝‬
‫‪.‬‬
‫‪sin‬‬
‫‪sin‬‬
‫‪−‬‬
‫‪1‬‬
‫‪−‬‬
‫‪−‬‬
‫‪1‬‬
‫‪sin‬‬
‫‪sin‬‬
‫‪−‬‬
‫‪3‬‬
‫(‬
‫)‬
‫(‬
‫)‬
‫(‬
‫)‬
‫(‬
‫)‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪n‬‬
‫‪n‬‬
‫‪n‬‬
‫‪n‬‬
‫‪n‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪II‬‬
‫‪II‬‬
‫‪II‬‬
‫‪II‬‬
‫‪II‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪ − ( λn cos cos 2α − cos cos 2α.λn ) cos cos ( λn − 1) θ + ( λn − 1) cos cos ( λn − 3) θ ‬‬
‫‪‬‬
‫‪1- Wrapping‬‬
‫‪www.SID.ir‬‬
‫ﺷﻜﻞ )‪ :(2‬ﻫﻨﺪﺳﻪ ﺷﻴﺎر ‪ V‬ﺷﻜﻞ‪.‬‬
‫‪‬‬
‫‪ II‬‬
‫∞‬
‫‪ λ .B‬‬
‫‪+ ∑ Re  n1− λ II n‬‬
‫‪n‬‬
‫‪n =1‬‬
‫‪r‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪1- Polyurethane‬‬
‫ﺗﻌﻴﻴﻦ ﺿﺮﻳﺐ ﺷﺪت ﺗﻨﺶ ﻣﻮد اول ﺷﻴﺎرﻫﺎي ﻧﻮكﺗﻴﺰ ‪ V‬ﺷﻜﻞ در‪...‬‬
‫‪17‬‬
‫‪Archive‬‬
‫‪of SID‬‬
‫در ﺗﺤﻘﻴﻖ ﺣﺎﺿﺮ و ﺑﺎ ﺗﻮﺟـﻪ ﺑـﻪ ﺷـﺮاﻳﻂ ﻫﻨﺪﺳـﻲ ﻧﻤﻮﻧـﻪ و ﺷـﺮاﻳﻂ‬
‫ﺑﺎرﮔﺬاري‪ ،‬ﺗﻨﻬﺎ ﻣﻮد اول ﺑﺎرﮔﺬاري درﻧﻈﺮ ﮔﺮﻓﺘﻪ ﻣﻲ ﺷﻮد‪ .‬ﺑﺎ درﻧﻈـﺮ‬
‫ﮔﺮﻓﺘﻦ اوﻟﻴﻦ ﺟﻤﻠﻪ از ﻣﻌﺎدﻟﻪ وﻳﻠﻴﺎﻣﺰ در ﺟﻬـﺖ ﺑﺎرﮔـﺬاري‪ ،‬ﺿـﺮﻳﺐ‬
‫ﺷﺪت ﺗﻨﺶ ﻣﻮد اول از راﺑﻄﻪ زﻳﺮ ﺑﻪدﺳﺖ ﻣﻲآﻳﺪ‪:‬‬
‫‪‬‬
‫)‪(10‬‬
‫‪‬‬
‫‪K I  lim r1 λ1 σ y  atθ  0 ‬‬
‫‪I‬‬
‫‪r 0‬‬
‫‪ 2πλ 1  λ  λ cos 2α  cos 2αλ  A1‬‬
‫‪I‬‬
‫‪1‬‬
‫‪I‬‬
‫‪1‬‬
‫‪I‬‬
‫‪1‬‬
‫‪I‬‬
‫‪1‬‬
‫‪.‬‬
‫از ﺳﻮي دﻳﮕﺮ‪ ،‬ﻣﻄﺎﺑﻖ راﺑﻄﻪ ﻫﻮك ﻛﺮﻧﺶ در ﺑﻌﺪ ﺧﺎرج از ﺻﻔﺤﻪ‬
‫ﻣﻄﺎﺑﻖ راﺑﻄﻪ زﻳﺮ ﺑﻪ ﻣﺆﻟﻔﻪﻫﺎي ﺗﻨﺶ رﺑﻂ داده ﻣﻲﺷﻮد‪:‬‬
‫ﺷﻜﻞ )‪ :(3‬ﺷﻤﺎﺗﻴﻜﻲ از ﻧﻤﻮﻧﻪ ﻫﺎي اﺳﺘﻔﺎده ﺷﺪه در ﺗﺤﻘﻴﻖ‪.‬‬
‫ﻃﻮل )‪(L‬‬
‫ﻋﺮض )‪(w‬‬
‫ﺿﺨﺎﻣﺖ )‪(t‬‬
‫ﻋﻤﻖ ﺷﻴﺎر )‪(a‬‬
‫)‪(mm‬‬
‫)‪(mm‬‬
‫)‪(mm‬‬
‫)‪(mm‬‬
‫‪250‬‬
‫‪50‬‬
‫‪10‬‬
‫ﺟﺪول )‪ :(2‬ﺧﻮاص ﻣﻜﺎﻧﻴﻚ ﻧﻤﻮﻧﻪ از ﺟﻨﺲ ﭘﻠﻲاورﺗﺎن‪.‬‬
‫ﻣﺸﺨﺼﺎت ﻣﻜﺎﻧﻴﻜﻲ ورق ﭘﻠﻲاورﺗﺎن اﺳﺘﻔﺎده ﺷﺪه‬
‫ﻣﺪول اﻻﺳﺘﻴﺴﻴﺘﻪ‬
‫ﺿﺮﻳﺐ ﭘﻮآﺳﻮن‬
‫‪52‬‬
‫‪0/33‬‬
‫)‪(Mpa‬‬
‫ﺗﻨﺶ ﺗﺴﻠﻴﻢ‬
‫)‪(Mpa‬‬
‫‪40‬‬
‫ﻣﻌﺎدﻻت )‪ (9‬از اﻋﻤﺎل ﺷﺮاﻳﻂ ﻣﺮزي ﻟﺒﻪ ﻫﺎي ﺷﻴﺎر ﺑﺮ روي ﻣﻌﺎدﻟـﻪ‬
‫ﺣﺎﻛﻢ ﺣﺎﺻﻞ ﻣﻲ ﺷﻮد‪:‬‬
‫)‪(9‬‬
‫)‪(11‬‬
‫ﻛﻪ ﺑﺎ ﺟﺎﻳﮕﺰﻳﻨﻲ ﻣﻘﺎدﻳﺮ ‪  x‬و ‪  y‬از ﻣﻌﺎدﻟﻪ وﻳﻠﻴﺎﻣﺰ‪ ،‬اﻳﻦ راﺑﻄﻪ‬
‫ﺟﺪول )‪ :(1‬اﺑﻌﺎد ﻧﻤﻮﻧﻪﻫﺎ‪.‬‬
‫‪5‬‬
‫‪σ z υ(σ x  σ y ) .‬‬
‫‪‬‬
‫‪E‬‬
‫‪E‬‬
‫‪λ In sin sin 2α  sin sin 2λ In α  0‬‬
‫‪λ IIn sin sin 2α  sin sin 2λ nII α  0 .‬‬
‫ﺑﻪﺻﻮرت زﻳﺮ درﻣﻲآﻳﺪ‪:‬‬
‫)‪(12‬‬
‫‪.‬‬
‫‪ 1 θ‬‬
‫‪I‬‬
‫‪n‬‬
‫‪ 4 cos  λ‬‬
‫‪‬‬
‫‪I‬‬
‫‪n‬‬
‫‪n‬‬
‫‪1 λ In‬‬
‫‪σz υ‬‬
‫‪λ .A‬‬
‫(‪ (Re‬‬
‫‪E E n 1‬‬
‫‪r‬‬
‫‪εz ‬‬
‫از ﻃﺮﻓﻲ دﻳﮕﺮ‪ ،‬ﺑﺎ ﺗﻮﺟﻪ ﺑﻪ اﻳﻨﻜﻪ دادهﻫﺎي ﺗﺠﺮﺑﻲ از روي ﺳﻄﺢ ﻧﻤﻮﻧﻪ‬
‫اﺳﺘﺨﺮاج ﻣﻲﺷﻮد و ﺑﺮ روي ﺳﻄﺢ ﻣﺆﻟﻔﻪ ﺧﺎرج از ﺻﻔﺤﻪ ﺗﻨﺶ ﺻﻔﺮ‬
‫اﺳﺖ‪ ،‬ﺑﻨﺎﺑﺮاﻳﻦ‪:‬‬
‫)‪(13‬‬
‫‪λ I .A‬‬
‫‪υ ‬‬
‫‪ε z   (Re( n1 λ I n 4 cos  λ In  1 θ .‬‬
‫‪E n 1‬‬
‫‪r n‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫در ﻧﻬﺎﻳﺖ ﺑﺎ ﺗﺮﻛﻴﺐ رواﺑﻂ )‪ 7‬و‪ ،(13‬راﺑﻄﻪ )‪ (14‬ﺣﺎﺻﻞ ﻣﻲﺷﻮد‪:‬‬
‫)‪(14‬‬
‫‪ 4 cos  λ  1 θ ‬‬
‫‪I‬‬
‫‪n‬‬
‫‪λ In .A n‬‬
‫‪1 λ In‬‬
‫‪r‬‬
‫‪‬‬
‫‪ υtd‬‬
‫(‪(Re‬‬
‫‪Eph‬‬
‫‪  x, y   ‬‬
‫‪n 1‬‬
‫ﻛﻪ در آن‪ t ،‬ﺿﺨﺎﻣﺖ ﻧﻤﻮﻧﻪ اﺳﺖ‪.‬‬
‫ﺷﻜﻞ ‪ 4‬ﺗﺼﻮﻳﺮي از ﭼﻴﺪﻣﺎن روش ﻣﻮري ﺳﺎﻳﻪاي را ﻧﺸﺎن ﻣﻲدﻫﺪ‪.‬‬
‫ﺷﻜﻞ )‪ :(4‬ﭼﻴﺪﻣﺎن روش ﻣﻮري ﺳﺎﻳﻪاي ﺑﺎ ﺟﺎﺑﻪﺟﺎﻳﻲ ﻓﺎز ﻓﻴﺰﻳﻜﻲ‪.‬‬
‫‪www.SID.ir‬‬
‫‪εz ‬‬
‫‪18‬‬
‫ﻓﺼﻠﻨﺎﻣﻪ ﻣﻜﺎﻧﻴﻚ ﻫﻮاﻓﻀﺎ )رﻓﺘﺎر ﻣﻜﺎﻧﻴﻜﻲ ﻣﻮاد و ﺳﺎزهﻫﺎ(‪ ،‬ﺟﻠﺪ‪ ،10‬ﺷﻤﺎره ‪ ،4‬زﻣﺴﺘﺎن ‪1393‬‬
‫‪Archive‬‬
‫‪of SID‬‬
‫در اﻳﻦ ﭘﮋوﻫﺶ از ﻳﻚ ﺷﺒﻜﻪ ﻣﺮﺟﻊ ﺑﺎ ﭼﮕﺎﻟﻲ ‪ 25‬ﺧﻂ ﺑﺮ ﻣﻴﻠﻲﻣﺘﺮ‬
‫اﺳــﺘﻔﺎده ﺷــﺪه اﺳــﺖ‪ .‬ﻳــﻚ ﻟﻴــﺰر ﻫﻠﻴــﻮم‪ -‬ﻧﺌــﻮن ﺑــﺎ ﻃــﻮل ﻣــﻮج‬
‫‪ 632/8 nm‬ﺑﻪﻋﻨﻮان ﻣﻨﺒﻊ ﻧﻮر ﻣﻮرد اﺳـﺘﻔﺎده ﻗـﺮار ﮔﺮﻓﺘـﻪ اﺳـﺖ‪.‬‬
‫ﺳﭙﺲ ﻧﻮر ﻟﻴﺰر ﺑﺎ اﺳﺘﻔﺎده از دو ﻋﺪﺳﻲ ﻛﻪ ﺑﺮ ﺳﺮ راه ﭘﺮﺗﻮ ﻟﻴﺰر ﻗﺮار‬
‫داده ﺷــﺪ ﮔﺴــﺘﺮده و ﻣــﻮازي ﺷــﺪ‪ .‬ﺑــﺮاي ﺛﺒــﺖ ﺗﺼــﺎوﻳﺮ اﻟﮕﻮﻫــﺎي‬
‫ﻫﺎﻟﻪاي‪ ،‬ﻳﻚ دورﺑﻴﻦ ‪ CCD‬ﺳﺎﺧﺖ ﺷـﺮﻛﺖ ‪ ArtRay‬ﺑـﺎ رزوﻟﻮﺷـﻦ‬
‫‪ 3/2‬ﻣﮕﺎﭘﻴﻜﺴﻠﻲ ﺑﻪ ﻛﺎر ﮔﺮﻓﺘﻪ ﺷـﺪه اﺳـﺖ‪ .‬ﻓﻮاﺻـﻞ ‪ d‬و ‪ h‬ﺑـﻪﻃـﻮر‬
‫ﻣﺴﺎوي و ﺑﻪ اﻧﺪازه ‪ 25‬ﺳﺎﻧﺘﻲﻣﺘﺮ ﺗﻨﻈﻴﻢ ﺷـﺪه و ﺑـﻪﻣﻨﻈـﻮر اﻧﺠـﺎم‬
‫ﺑﺎرﮔﺬاري ﻧﻴﺰ از ﻳﻚ دﺳﺘﮕﺎه آزﻣـﻮن ﻛﺸـﺶ ﻳﻮﻧﻴﻮرﺳـﺎل اﺳـﺘﻔﺎده‬
‫ﺷﺪه اﺳﺖ‪.‬‬
‫از آﻧﺠﺎ ﻛﻪ در روش ﻣﻮري ﺳﺎﻳﻪاي‪ ،‬ﻓﺎﺻﻠﻪ ﺑﻴﻦ ﺷﺒﻜﻪ ﻣﺮﺟـﻊ و‬
‫ﺳﻄﺢ ﻧﻤﻮﻧﻪ اﻧﺪازهﮔﻴﺮي ﻣﻲﺷﻮد‪ ،‬ﻻزم اﺳﺖ ﻛﻪ ﻓﺎﺻﻠﻪ اوﻟﻴﻪ ﺷـﺒﻜﻪ‬
‫از ﻧﻤﻮﻧﻪ ﻣﻌﻠﻮم ﺑﺎﺷﺪ‪ .‬ﺑﻨـﺎﺑﺮاﻳﻦ‪ ،‬در اﺑﺘـﺪاي آزﻣـﺎﻳﺶ ﺳـﻄﺢ ﺷـﺒﻜﻪ‬
‫ﻣﺮﺟﻊ ﻛﻪ ﺑﺮ روي ﻳﻚ ﻣﻴﻜﺮوﻣﺘﺮ ﺳﻮار اﺳـﺖ ﺑـﻪ آراﻣـﻲ ﺑـﻪ ﺳـﻄﺢ‬
‫ﻧﻤﻮﻧﻪ ﻣﻤﺎس ﺷﺪه و ﺳﭙﺲ ﺑﺎ اﺳﺘﻔﺎده از ﻣﻴﻜﺮوﻣﺘـﺮ ﺑـﻪ اﻧـﺪازه ‪0/1‬‬
‫ﻣﻴﻠﻲﻣﺘﺮ از ﺳﻄﺢ ﻧﻤﻮﻧﻪ دور ﺷﺪه اﺳﺖ‪.‬‬
‫ﻫﺮ ﻳﻚ از ﻧﻤﻮﻧﻪﻫـﺎ در ﺳـﻪ ﻣﺮﺣﻠـﻪ و ﺗﺤـﺖ ﺑﺎرﻫـﺎي ﻛﺸﺸـﻲ‬
‫‪ 40 ،30 kgf‬و ‪ 50‬ﻗﺮار داده ﺷﺪه و ﻧـﺮخ ﺑﺎرﮔـﺬاري ﺑـﺮاي ﺗﻤـﺎﻣﻲ‬
‫ﻣﺮاﺣﻞ ﻳﻜﺴﺎن و ﺑﺮاﺑﺮ ‪1 mm/min‬ﺗﻨﻈﻴﻢ ﺷﺪه اﺳﺖ‪ .‬در ﻫﺮ ﻣﺮﺣﻠـﻪ‬
‫و در ﻣﺮﺗﺒﻪ ﻣﻮرد ﻧﻈﺮ‪ ،‬ﭼﻬﺎر ﻣﺮﺣﻠﻪ ﺟﺎﺑﻪﺟﺎﻳﻲ ﻓﺎز اﻧﺠﺎم ﺷﺪه اﺳﺖ‪.‬‬
‫ﻃﻲ اﻳﻦ ﻋﻤﻠﻴﺎت‪ ،‬ﺷـﺒﻜﻪ ﻣﺮﺟـﻊ در ﻫﺮﺑـﺎر ﺟﺎﺑـﻪﺟـﺎﻳﻲ ﺑـﻪ اﻧـﺪازه‬
‫‪) 0/01 mm‬ﺑﺎ ﺗﻮﺟﻪ ﺑﻪ ﮔﺎم ‪ 0/02‬ﻣﻴﻠﻲﻣﺘﺮي ﺷﺒﻜﻪ( و در ﻛﻞ ﺑـﻪ‬
‫اﻧﺪازه ‪ 0/04‬ﻣﻴﻠﻲﻣﺘﺮ از ﺳﻄﺢ ﻧﻤﻮﻧﻪ دور ﺷﺪه اﺳﺖ‪ .‬اﻟﮕﻮي ﻫﺎﻟﻪاي‬
‫ﺑﻪ وﺟﻮد آﻣﺪه ﭘﺲ از ﻫﺮﺑﺎر اﻧﺠﺎم ﺟﺎﺑﻪﺟﺎﻳﻲ ﻓﺎز ﺑﻪ وﺳـﻴﻠﻪ دورﺑـﻴﻦ‬
‫‪ CCD‬ﺛﺒﺖ ﮔﺮدﻳﺪ‪ .‬ﺑﺎ اﺳﺘﻔﺎده از ﻋﻤﻠﻴـﺎت ﭘـﺮدازش ﺗﺼـﻮﻳﺮ در ﻧـﺮماﻓـﺰار‬
‫‪ Matlab‬و ﺑﺎ ﺗﻮﺟﻪ ﺑﻪ راﺑﻄﻪ )‪ ،(6‬ﻣﻴﺪان ﻓﺎزي ﺑـﺮاي ﻫـﺮ ﻣﺮﺣﻠـﻪ از‬
‫ﺑﺎرﮔﺬاري اﺳﺘﺨﺮاج ﺷﺪه اﺳﺖ‪ .‬ﻫﻤﺎنﮔﻮﻧﻪ ﻛﻪ ﭘﻴﺶ از اﻳﻦ ﻧﻴﺰ اﺷﺎره‬
‫ﺷﺪ‪ ،‬ﻓﺎز ﺑﻪدﺳﺖ آﻣﺪه ﻳﻚ ﻣﻴﺪان ﭘﻴﻮﺳﺘﻪ ﻣﻲﺑﺎﺷﺪ و ﻧﻴﺎز اﺳﺖ ﻛـﻪ‬
‫ﺑﺎ اﻧﺠﺎم ﻋﻤﻠﻴﺎت واﭘﻴﭽﻴﺪن‪ 1‬ﻳﻚ ﻧﻘﺸﻪ ﻓﺎزي ﭘﻴﻮﺳﺘﻪ ﺑﻪدﺳـﺖ آورد‪.‬‬
‫ﺑﺮاي اﻳﻦ ﻣﻨﻈﻮر‪ ،‬از ﻧﺮماﻓﺰار ‪ Idea‬اﺳﺘﻔﺎده ﺷﺪه و ﺑﺎ اﺳﺘﻔﺎده از ﻳﻚ‬
‫اﻟﮕﻮرﻳﺘﻢ ﻣﻨﺎﺳﺐ ﻣﺴﺘﻘﻞ از ﻣﺴﻴﺮ‪ ،‬ﻧﻘﺸﻪ ﻓـﺎزي ﭘﻴﻮﺳـﺘﻪ ﺑـﺮاي ﻫـﺮ‬
‫ﻳﻚ از ﺣﺎﻻت ﺑﺎرﮔﺬاري ﺣﺎﺻﻞ ﺷﺪه اﺳﺖ‪ .‬ﺷﻜﻞ ‪ -5‬اﻟـﻒ اﻟﮕـﻮي‬
‫ﻫﺎﻟﻪاي ﺑﻪدﺳﺖ آﻣﺪه ﺑﺮاي ﻧﻤﻮﻧﻪ ﺑﺎ زاوﻳﻪ ﺷﻴﺎر ‪ 60‬درﺟﻪ‪ ،‬ﺗﺤﺖ ﺑـﺎر‬
‫‪ 40kgf‬را ﻧﺸﺎن ﻣﻲدﻫـﺪ‪ .‬ﺷـﻜﻞﻫـﺎي ‪ -5‬ب و ‪ -5‬ج ﺑـﻪ ﺗﺮﺗﻴـﺐ‬
‫ﻧﻘﺸﻪ ﻓﺎزي ﻧﺎﭘﻴﻮﺳﺘﻪ و ﭘﻴﻮﺳﺘﻪ را ﻧﺸﺎن ﻣﻲدﻫﺪ‪.‬‬
‫‪2- Unwrapping‬‬
‫‪www.SID.ir‬‬
‫ﺷﻜﻞ )‪ :(5‬اﻟﻒ( ﻫﺎﻟﻪ ﺑﻪدﺳﺖ آﻣﺪه در ﺑﺎر ‪ ،40kgf‬ب( ﻣﻴﺪان‬
‫ﻓﺎزي ﻧﺎﭘﻴﻮﺳﺘﻪ و ج( ﻣﻴﺪان ﻓﺎزي ﭘﻴﻮﺳﺘﻪ‪.‬‬
‫در ﻣﺮﺣﻠﻪ ﺑﻌﺪ و ﺑﺎ ﺗﻮﺟﻪ ﺑﻪ ﻣﻌﻠﻮم ﺑﻮدن ﻣﻴﺪان ﻓـﺎزي ﭘﻴﻮﺳـﺘﻪ‪،‬‬
‫ﻧﻮﺑﺖ ﺑﻪ اﺳﺘﻔﺎده از راﺑﻄـﻪ )‪ (14‬و ﻣﺤﺎﺳـﺒﻪ ﺿـﺮﻳﺐ ﺷـﺪت ﺗـﻨﺶ‬
‫ﻣﻲرﺳﺪ‪ .‬ﺑﺎ ﺗﻮﺟﻪ ﺑﻪ اﻳﻨﻜﻪ ﺟﺎﺑﻪﺟﺎﻳﻲ ﺧـﺎرج از ﺻـﻔﺤﻪ ﻣﺮﺑـﻮط ﺑـﻪ‬
‫ﺗﻌﺪاد زﻳﺎدي از ﻧﻘﺎط از روش ﺗﺠﺮﺑﻲ ﺑﻪدﺳﺖ ﻣﻲآﻳﺪ‪ ،‬ﺑﺎ اﺳـﺘﻔﺎده از‬
‫روش ﺣﺪاﻗﻞ ﻣﺮﺑﻌﺎت‪ ،‬ﻣﻲﺗﻮان ﺑﺎ دﻗﺖ ﺧﻮﺑﻲ ﺿﺮﻳﺐ ﺷﺪت ﺗﻨﺶ را‬
‫ﻣﺤﺎﺳـﺒﻪ ﻛـﺮد‪ .‬ﺑـﻪ دﻟﻴـﻞ ﻣﻌﺘﺒــﺮ ﺑـﻮدن راﺑﻄـﻪ وﻳﻠﻴـﺎﻣﺰ در ﻧﺎﺣﻴــﻪ‬
‫اﻻﺳﺘﻴﻚ ﺧﻄﻲ‪ ،‬ﺑﻬﺘﺮ اﺳﺖ اﻧﺘﺨﺎب دادهﻫـﺎي ﺗﺠﺮﺑـﻲ در ﺧـﺎرج از‬
‫ﻧﺎﺣﻴﻪ ﭘﻼﺳﺘﻴﻚ اﻧﺠﺎم ﮔﻴﺮد‪ .‬ﺑﻪ ﻫﻤـﻴﻦ دﻟﻴـﻞ دادهﻫـﺎي ﺗﺠﺮﺑـﻲ از‬
‫ﻧﻮاﺣﻲ ﻣﺮﺑﻮط ﺑﻪ ﻧﻮك ﺷﻴﺎر اﻧﺘﺨﺎب ﻧﻤﻲﺷﻮد و ﺷﻌﺎع ﺣﺪاﻗﻞ ﺑـﺮاي‬
‫ﺑﺮداﺷﺖ دادهﻫﺎ ﻧﻴﺰ ﺑﻪ وﺳﻴﻠﻪ ﻧـﺮماﻓـﺰار اﻟﻤـﺎن ﻣﺤـﺪود ‪ABAQUS‬‬
‫ﺗﺨﻤﻴﻦ زده ﻣﻲﺷﻮد‪.‬‬
‫ﻣﺴﺌﻠﻪ ﻣﻬـﻢ ﻫﻨﮕـﺎم اﺳـﺘﻔﺎده از روش ﺣـﺪاﻗﻞ ﻣﺮﺑﻌـﺎت ﺑـﺮاي‬
‫اﺳﺘﺨﺮاج ﺿﺮاﻳﺐ ﺷﺪت ﺗﻨﺶ از راﺑﻄـﻪ وﻳﻠﻴـﺎﻣﺰ‪ ،‬ﻣﺸـﺨﺺ ﻧﻤـﻮدن‬
‫ﺗﻌﺪاد ﺗﺮمﻫﺎي راﺑﻄﻪ ﺑﺮاي درﻳﺎﻓﺖ ﻧﺘﻴﺠﻪ ﺑﻬﺘﺮ اﺳﺖ‪ .‬ﻣﻄـﺎﺑﻖ ﻣﺮﺟـﻊ ]‪،[8‬‬
‫در روش ﺣﺪاﻗﻞ ﻣﺮﺑﻌﺎت‪ ،‬اﺳﺘﻔﺎده از ﺗﻨﻬﺎ ﻳﻚ ﻳﺎ دو ﺗﺮم ﻧﺘﺎﻳﺞ ﻗﺎﺑـﻞ‬
‫اﻋﺘﻤﺎدي را ﻧﺘﻴﺠﻪ ﻧﻤﻲدﻫﺪ‪ .‬اﻣﺎ ﺑـﺎ اﺳـﺘﻔﺎده از ﺳـﻪ ﺗـﺮم و ﺑﻴﺸـﺘﺮ‪،‬‬
‫ﺿﺮﻳﺐ ﺷﺪت ﺗﻨﺶ ﺑﺎ دﻗـﺖ ﺧـﻮﺑﻲ ﺣﺎﺻـﻞ ﻣـﻲ ﺷـﻮد‪ .‬ﻫﻤﭽﻨـﻴﻦ‬
‫ﻣﻄﺎﺑﻖ ﻣﺮﺟﻊ ]‪ ،[9‬ﺑﺎ اﺳﺘﻔﺎده از ﺳﻪ ﺗﺮم و ﺑﻴﺸﺘﺮ در راﺑﻄﻪ وﻳﻠﻴﺎﻣﺰ‪،‬‬
‫ﺣﺴﺎﺳﻴﺖ ﻧﺘﻴﺠﻪ ﺑﻪدﺳﺖ آﻣﺪه ﺑﻪ ﺷﻌﺎع ﻧﺎﺣﻴﻪ اﻧﺘﺨﺎب ﺷـﺪه ﺑـﺮاي‬
‫اﺳﺘﺨﺮاج دادهﻫﺎي روش ﺣـﺪاﻗﻞ ﻣﺮﺑﻌـﺎت ﺑـﻪ ﻣﻴـﺰان ﭼﺸـﻤﮕﻴﺮي‬
‫ﻛﺎﻫﺶ ﻣﻲﻳﺎﺑﺪ‪ .‬از اﻳﻦرو ﻫـﻢ در ﺗﺤﻠﻴـﻞ ﻋـﺪدي و ﻫـﻢ در ﺗﺤﻠﻴـﻞ‬
‫ﺗﺠﺮﺑﻲ‪ ،‬از ﺳﻪ ﺗـﺮم ﺑـﺮاي ﺑـﻪدﺳـﺖ آوردن ﺿـﺮاﻳﺐ ﺷـﺪت ﺗـﻨﺶ‬
‫اﺳﺘﻔﺎده ﺷﺪه اﺳﺖ‪.‬‬
‫‪19‬‬
‫‪Archive‬‬
‫‪of SID‬‬
‫ﺗﻌﻴﻴﻦ ﺿﺮﻳﺐ ﺷﺪت ﺗﻨﺶ ﻣﻮد اول ﺷﻴﺎرﻫﺎي ﻧﻮكﺗﻴﺰ ‪ V‬ﺷﻜﻞ در‪...‬‬
‫از آﻧﺠﺎ ﻛﻪ ﻣﻘﺎدﻳﺮ وﻳﮋه ﻣﺮﺑﻮط ﺑﻪ ﺷﻴﺎر ‪ V‬ﺷﻜﻞ واﺑﺴـﺘﻪ ﺑـﻪ اﻧـﺪازه‬
‫زاوﻳﻪ ﺷﻴﺎر اﺳﺖ‪ ،‬ﺳﻪ ﺗﺮم اول اﻳﻦ ﻣﻘـﺎدﻳﺮ ﺑـﺮاي ﺳـﻪ زاوﻳـﻪ ﻣـﻮرد‬
‫ﻣﻄﺎﻟﻌــﻪ ﺑــﺎ اﺳــﺘﻔﺎده از ﺣــﻞ ﻋــﺪدي ﻣﻌﺎدﻟــﻪ )‪ (9‬ﺑــﺎ ﻓــﻦ ﻋــﺪدي‬
‫ﻧﻴــﻮﺗﻦ‪ -‬راﻓﺴــﻮن‪ 1‬ﻣﺤﺎﺳــﺒﻪ ﮔﺮدﻳــﺪ ﻛــﻪ در ﺟــﺪول ‪ 3‬ﻣﺸــﺎﻫﺪه‬
‫ﻣﻲﺷﻮد‪ .‬ﺑﺮاي ﺑﻪدﺳـﺖ آوردن ﻧﺘـﺎﻳﺞ دﻗﻴـﻖﺗـﺮ و ﻣﻄـﺎﺑﻖ آﻧﭽـﻪ در‬
‫ﻣﺮﺟﻊ ]‪ [9‬آورده ﺷﺪه اﺳﺖ‪ ،‬در ﻫﺮ ﻣﺮﺣﻠﻪ از ﺑﺎرﮔﺬاري اﻃﻼﻋﺎت از‬
‫ﺳﻪ ﺷﻌﺎع ‪ 2 ،1‬و‪ 3‬ﻣﻴﻠﻲﻣﺘﺮ اﺳـﺘﺨﺮاج ﺷـﺪه و در ﭘﺎﻳـﺎن ﻣﻴـﺎﻧﮕﻴﻦ‬
‫ﺿﺮﻳﺐ ﺷﺪت ﺗﻨﺶ اﻳﻦ ﺳﻪ ﺣﺎﻟﺖ ﻣﺤﺎﺳﺒﻪ ﺷﺪه اﺳﺖ‪.‬‬
‫ﺟﺪول )‪ :(3‬ﻣﻘﺎدﻳﺮ وﻳﮋه ﺑﻪدﺳﺖ آﻣﺪه از روش ﻧﻴﻮﺗﻦ‪ -‬راﻓﺴﻮن‪.‬‬
‫زاوﻳﻪ‬
‫ﺷﻴﺎر‬
‫ﻣﻘﺎدﻳﺮ وﻳﮋه ﻣﻮد اول‬
‫‪2/552+0/218i‬‬
‫‪1/405+0/011i‬‬
‫‪0/505‬‬
‫‪45‬‬
‫‪2/676+0/284i‬‬
‫‪1/471+0/141 i‬‬
‫‪0/512‬‬
‫‪60‬‬
‫‪1/971+0/373 i‬‬
‫‪1/629+0/231 i‬‬
‫‪0/544‬‬
‫‪90‬‬
‫‪ -5‬ﺗﺤﻠﻴﻞ اﻟﻤﺎن ﻣﺤﺪود‬
‫ﺑﻪ ﻣﻨﻈﻮر ﺑﺮرﺳﻲ ﻧﺘﺎﻳﺞ ﺑﻪ دﺳـﺖ آﻣـﺪه از روش ﺗﺠﺮﺑـﻲ‪ ،‬ﻧﻤﻮﻧـﻪ و‬
‫ﺷﺮاﻳﻂ ﺑﺎرﮔﺬاري ﺣﺎﻛﻢ ﺑﺮ آن در ﻣﺤﻴﻂ ﻧـﺮماﻓـﺰار ‪ABAQUS 10‬‬
‫ﺷــﺒﻴﻪﺳــﺎزي ﺷــﺪه اﺳــﺖ‪ .‬ﻣﻄــﺎﺑﻖ ﻣﺮﺟــﻊ ]‪ ،[18‬اﺳــﺘﻔﺎده از‬
‫اﻟﻤﺎنﻫﺎي ﭼﻬﺎرﺿﻠﻌﻲ ﻣﺮﺗﺒﻪ ‪ 2‬ﺑﻪ ﺟﺎي اﺳﺘﻔﺎده از اﻟﻤﺎنﻫﺎي ﻣﺮﺗﺒﻪ‬
‫اول ﺑﺮاي اﺳﺘﻔﺎده در ﻋﻤﻠﻴﺎت ﺣﺪاﻗﻞ ﻣﺮﺑﻌـﺎت‪ ،‬ﻣﻴـﺰان دﻗـﺖ را ﺑـﻪ‬
‫ﻃﻮر ﭼﺸﻤﮕﻴﺮي اﻓﺰاﻳﺶ ﻣﻲدﻫﺪ‪ .‬اﻣﺎ اﮔﺮ از اﻟﻤﺎنﻫـﺎي ﻣﺮﺗﺒـﻪ دوم‬
‫اﺳﺘﻔﺎده ﺷﻮد‪ ،‬رﻳﺰﻛﺮدن اﻟﻤﺎنﻫﺎ اﺛﺮ ﭼﻨﺪاﻧﻲ در اﻓﺰاﻳﺶ دﻗﺖ ﻧﺪارد‪.‬‬
‫از اﻳﻦ رو در ﻣﺪل اﻟﻤﺎن ﻣﺤﺪود‪ ،‬ﺑﺮاي ﻧﺎﺣﻴﻪ ﻛﻮﭼﻚ اﻃﺮاف ﺷﻴﺎر از‬
‫اﻟﻤﺎنﻫﺎي ﻣﺜﻠﺜﻲ ‪ 6‬ﻧﻘﻄﻪاي ﻣﺮﺗﺒﻪ دوم و ﺑﺮاي ﺑﻘﻴﻪ ﻧـﻮاﺣﻲ اﻃـﺮاف‬
‫ﺷﻴﺎر از اﻟﻤﺎنﻫﺎي ﻫﺸﺖوﺟﻬﻲ ﻣﺮﺗﺒﻪ دوم اﺳﺘﻔﺎده ﺷﺪه اﺳﺖ‪ .‬ﻣﺪل‬
‫ﺷــﺒﻜﻪﺑﻨــﺪي ﺷــﺪه در ﺷــﻜﻞ ‪ 6‬ﻧﺸــﺎن داده ﺷــﺪه اﺳــﺖ‪ .‬ﭘــﺲ از‬
‫اﺳﺘﺨﺮاج ﻧﺘﺎﻳﺞ ﺷﺒﻴﻪﺳﺎزي ﻋﺪدي‪ ،‬اﻃﻼﻋﺎت ﻣﺮﺑﻮط ﺑﻪ ﻣﻴﺪان ﺗﻨﺶ‬
‫و ﻣﺨﺘﺼﺎت ﺗﻌﺪاد ﻛﺎﻓﻲ از ﻧﻘﺎط روي ﺳﻄﺢ ﻧﻤﻮﻧـﻪ اﺳـﺘﺨﺮاج ﺷـﺪه‬
‫اﺳﺖ‪ .‬ﺳﭙﺲ ﺑﺎ اﺳﺘﻔﺎده از روش ﻓﺮاﻣﻌﻴﻦ ﺣﺪاﻗﻞ ﻣﺮﺑﻌﺎت‪ ،‬اﻃﻼﻋـﺎت‬
‫اﻳﻦ ﻧﻘﺎط در راﺑﻄﻪ وﻳﻠﻴﺎﻣﺰ ﺟﺎﻳﮕﺰﻳﻦ ﺷـﺪه و ﺿـﺮﻳﺐ ﺷـﺪت ﺗـﻨﺶ‬
‫ﻣﺤﺎﺳﺒﻪ ﺷﺪه اﺳﺖ‪.‬‬
‫‪2- Newton-Raphson‬‬
‫‪www.SID.ir‬‬
‫ﺷﻜﻞ )‪ :(6‬ﻣﺪل ﺷﺒﻜﻪﺑﻨﺪي ﺷﺪه در ﻧﺮماﻓﺰار ‪.ABAQUS‬‬
‫‪ -6‬ﺑﺤﺚ و ارزﻳﺎﺑﻲ ﻧﺘﺎﻳﺞ‬
‫ﺟﺪولﻫﺎي ‪ 4-6‬ﺿﺮاﻳﺐ ﺷﺪت ﺗﻨﺶ را ﺑﺮاي ﻫﺮ دو روش ﺗﺠﺮﺑﻲ و‬
‫ﻋﺪدي ﻧﻤﺎﻳﺶ ﻣﻲدﻫﺪ‪ .‬ﺟـﺪول ‪ 4‬ﺿـﺮاﻳﺐ ﺷـﺪت ﺗـﻨﺶ ﺗﺠﺮﺑـﻲ و‬
‫ﻋﺪدي را ﺑﺮاي ﻧﻤﻮﻧﻪ ﺑﺎ ﺷﻴﺎر ‪ 45‬درﺟﻪ ﻧﺸﺎن ﻣﻲدﻫﺪ‪ .‬ﻣﻄـﺎﺑﻖ اﻳـﻦ‬
‫ﺟــﺪول‪ ،‬ﺑﻴﺸــﺘﺮﻳﻦ ﻣﻴــﺰان اﺧــﺘﻼف ﻣﺮﺑــﻮط ﺑــﻪ ﭘــﺎﻳﻴﻦﺗــﺮﻳﻦ ﺣــﺪ‬
‫ﺑﺎرﮔﺬاري اﺳﺖ و ﻣﻴﺰان اﺧﺘﻼف ﺑﻴﻦ دادهﻫﺎي ﺗﺠـﺮي و ﻋـﺪدي ﺑـﺎ‬
‫اﻓﺰاﻳﺶ ﻳﺎﻓﺘﻦ ﻣﻴﺰان ﺑﺎر ﻛﺎﻫﺶ ﻣﻲﻳﺎﺑـﺪ‪ .‬در اﻳـﻦ ﺣﺎﻟـﺖ ﺑﻴﺸـﺘﺮﻳﻦ‬
‫ﻣﻴﺰان اﺧﺘﻼف ‪ 9/1‬و ﻛﻤﺘﺮﻳﻦ ﻣﻴﺰان اﺧﺘﻼف‪ 7/ 1‬درﺻﺪ اﺳﺖ‪.‬‬
‫ﺟﺪول ‪ 5‬ﻣﻘﺎدﻳﺮ ﺷﺪت ﺗﻨﺶ را ﺑﺮاي ﺷـﻴﺎر ‪ 60‬درﺟـﻪ ﻧﻤـﺎﻳﺶ‬
‫ﻣﻲدﻫﺪ‪ .‬در اﻳﻦ ﺣﺎﻟﺖ و ﺑﺎ اﻓﺰاﻳﺶ زاوﻳﻪ ﺷﻴﺎر ﻣﻘﺎدﻳﺮ ﺿﺮاﻳﺐ ﺷﺪت‬
‫ﺗﻨﺶ ﻧﺴﺒﺖ ﺑﻪ ﺷﻴﺎر ‪ 45‬درﺟﻪ اﻓﺰاﻳﺶ ﻣﻲﻳﺎﺑﺪ‪ .‬ﻫﻤﭽﻨﻴﻦ ﺑﺎ وﺟـﻮد‬
‫ﺗﻜﺮار اﻟﮕﻮي ﺟﺪول ‪ 4‬در ﻛﻢ ﺷﺪن ﻣﻴﺰان اﺧﺘﻼف ﺑـﺎ اﻓـﺰاﻳﺶ ﺑـﺎر‪،‬‬
‫ﻣﻴﺰان ﻛﻠﻲ اﺧﺘﻼفﻫﺎ ﻧﺴﺒﺖ ﺑﻪ ﺣﺎﻟﺖ ﻗﺒﻞ ﻛﺎﻫﺶ ﻣﻲﻳﺎﺑﺪ‪.‬‬
‫ﺟﺪول )‪ :(4‬ﺿﺮاﻳﺐ ﺷﺪت ﺗﻨﺶ ﺑﺮاي ﺷﻴﺎر ‪ 45‬درﺟﻪ‪.‬‬
‫درﺻﺪ اﺧﺘﻼف‬
‫‪I‬‬
‫) ‪(1− λ1‬‬
‫دورﺑﻴﻦ‪K I ( Mpa.m‬‬
‫)‬
‫زاوﻳﻪ ﺷﻴﺎر‬
‫‪ 45‬درﺟﻪ‬
‫‪P=30 Kgf‬‬
‫‪9/1‬‬
‫‪7/9‬‬
‫‪7/93‬‬
‫‪8/72‬‬
‫ﺷﺒﻜﻪ‬
‫ﻣﺮﺟﻊ‬
‫‪10/81‬‬
‫‪11/74‬‬
‫‪Shadow moiré‬‬
‫‪FEM‬‬
‫‪P=40 Kgf‬‬
‫‪Shadow moiré‬‬
‫‪FEM‬‬
‫‪P=50 Kgf‬‬
‫‪7/1‬‬
‫‪13/77‬‬
‫‪Shadow moiré‬‬
‫‪14/83‬‬
‫‪FEM‬‬
‫ﻓﺼﻠﻨﺎﻣﻪ ﻣﻜﺎﻧﻴﻚ ﻫﻮاﻓﻀﺎ )رﻓﺘﺎر ﻣﻜﺎﻧﻴﻜﻲ ﻣﻮاد و ﺳﺎزهﻫﺎ(‪ ،‬ﺟﻠﺪ‪ ،10‬ﺷﻤﺎره ‪ ،4‬زﻣﺴﺘﺎن ‪1393‬‬
‫‪Archive‬‬
‫‪of SID‬‬
‫‪20‬‬
‫ﺟﺪول )‪ :(5‬ﺿﺮاﻳﺐ ﺷﺪت ﺗﻨﺶ ﺑﺮاي ﺷﻴﺎر ‪ 60‬درﺟﻪ‪.‬‬
‫‪I‬‬
‫درﺻﺪ اﺧﺘﻼف‬
‫) ) ‪K I ( Mpa.m (1−λ1‬‬
‫زاوﻳﻪ ﺷﻴﺎر‬
‫‪ 60‬درﺟﻪ‬
‫‪P=30 Kgf‬‬
‫‪8/5‬‬
‫‪8/06‬‬
‫‪Shadow moiré‬‬
‫‪ 3 - 5‬ﻣﺸﺎﻫﺪه ﻣﻲ ﺷﻮد ﻛﻪ ﺑﺎ اﻓـﺰاﻳﺶ ﻣﻴـﺰان ﺑـﺎر‪ ،‬اﺧـﺘﻼف ﺑـﻴﻦ‬
‫‪8/81‬‬
‫‪FEM‬‬
‫روشﻫﺎي ﺗﺠﺮﺑﻲ و ﻋﺪدي ﻛﺎﻫﺶ ﻣﻲﻳﺎﺑـﺪ ﻛـﻪ ﺑـﻪ دﻟﻴـﻞ اﻓـﺰاﻳﺶ‬
‫ﺟﺎﺑﻪﺟﺎﻳﻲ ﺧﺎرج از ﺻـﻔﺤﻪ‪ ،‬در اﺛـﺮ اﻓـﺰاﻳﺶ ﺑـﺎر اﺳـﺖ‪ .‬ﻫﻤﭽﻨـﻴﻦ‬
‫ﺑﻪدﻟﻴﻞ اﻓﺰاﻳﺶ ﻣﻴﺪان ﺗﻨﺶ در اﻃﺮاف ﺷﻴﺎر در اﺛـﺮ اﻓـﺰاﻳﺶ زاوﻳـﻪ‬
‫ﺷﻴﺎر‪ ،‬ﺟﺎﺑﻪﺟﺎﻳﻲ ﺧﺎرج از ﺻﻔﺤﻪ اﻓﺰاﻳﺶ ﻳﺎﻓﺘﻪ و ﺑﻪدﻧﺒﺎل آن ﻣﻴﺰان‬
‫اﺧﺘﻼف ﻧﻴﺰ ﻛﺎﻫﺶ ﻣﻲ ﻳﺎﺑﺪ‪.‬‬
‫ﻳﻜﻲ از ﻣﻨﺎﺑﻊ ﺧﻄﺎﻳﻲ ﻛﻪ ﺑﺎﻋﺚ ﻣﻲﺷﻮد ﻧﺘـﺎﻳﺞ از دﻗـﺖ ﺗﺌـﻮري‬
‫دور ﺷﻮد‪ ،‬ﻋﻤﻠﻴﺎت ﺟﺎﺑﻪﺟﺎﻳﻲ ﻓﺎز ﻓﻴﺰﻳﻜﻲ اﺳﺖ‪ .‬در اﻳـﻦ ﺗﺤﻘﻴـﻖ از‬
‫ﻳﻚ ﻣﻴﻜﺮوﻣﺘـﺮ ﺑـﺎ دﻗـﺖ ‪ 0/005‬ﻣﻴﻠـﻲﻣﺘـﺮ ﺑـﺮاي اﻧﺠـﺎم ﻋﻤﻠﻴـﺎت‬
‫ﺟﺎﺑﻪﺟﺎﻳﻲ ﻓﺎز اﺳﺘﻔﺎده ﺷﺪه اﺳﺖ‪ .‬ﺑﺎ ﺗﻮﺟـﻪ ﺑـﻪ ﺧﻄـﺎي اﭘﺮاﺗـﻮر در‬
‫اﻋﻤــﺎل ﺟﺎﺑــﻪﺟــﺎﻳﻲ ﻓــﺎز دﺳــﺘﻲ‪ ،‬ﺑ ـﻪوﺟــﻮد آﻣــﺪن ﺧﻄــﺎ‪ ،‬اﻣــﺮي‬
‫اﺟﺘﻨﺎبﻧﺎﭘﺬﻳﺮ اﺳﺖ‪ .‬ﻋﺎﻣﻞ ﻣﻬﻢ دﻳﮕـﺮ ﻧﻴـﺰ ﻣﻨﺒـﻊ ﻧـﻮر اﺳـﺖ‪ .‬ﺑـﺮاي‬
‫رﺳﻴﺪن ﺑﻪ دﻗﺖ ﻣﻮرد ﻧﻈﺮ ﺑﺎﻳـﺪ از ﻧـﻮر ﻣـﻮازي اﺳـﺘﻔﺎده ﻛـﺮد‪ .‬اﻣـﺎ‬
‫رﺳﻴﺪن ﺑﻪ ﭘﺮﺗﻮﻫﺎي ﻧﻮر ﻛﺎﻣﻼً ﻣﻮازي‪ ،‬اﻣﺮي دﺷﻮار اﺳـﺖ ﻛـﻪ ﺧـﻮد‬
‫ﻣﻲﺗﻮاﻧﺪ ﺑﺎﻋﺚ اﻳﺠﺎد ﺧﻄﺎ در ﻧﺘﺎﻳﺞ ﺷﻮد‪.‬‬
‫‪P=4٠ Kgf‬‬
‫‪7/2‬‬
‫‪11/02‬‬
‫‪Shadow moiré‬‬
‫‪11/87‬‬
‫‪FEM‬‬
‫‪P=50 Kgf‬‬
‫‪7‬‬
‫‪13/97‬‬
‫‪Shadow moiré‬‬
‫‪15/03‬‬
‫‪FEM‬‬
‫در ﺟﺪول ‪ 6‬ﻛﻪ ﻣﺮﺑﻮط ﺑﻪ ﻣﻘﺎدﻳﺮ ﺷﺪت ﺗﻨﺶ ﺑـﺮاي ﺷـﻴﺎر ‪90‬‬
‫درﺟﻪ اﺳﺖ‪ ،‬ﻛﻤﺘﺮﻳﻦ ﻣﻴﺰان اﺧﺘﻼفﻫﺎ ﻣﺸﺎﻫﺪه ﻣـﻲﺷـﻮد‪ .‬در اﻳـﻦ‬
‫ﺣﺎﻟﺖ ﻛﻤﺘﺮﻳﻦ ﻣﻴﺰان اﺧﺘﻼف ﺑﻴﻦ ﻫﻤﻪ ﺣﺎﻟﺖﻫﺎ ﻛﻪ ﻣﺮﺑﻮط ﺑـﻪ ﺑـﺎر‬
‫‪ 50 kgf‬اﺳﺖ ﺑﻪ ﻣﻴﺰان ‪ 6/9‬درﺻﺪ ﮔﺰارش ﺷﺪه اﺳﺖ‪.‬‬
‫ﺟﺪول )‪ :(6‬ﺿﺮاﻳﺐ ﺷﺪت ﺗﻨﺶ ﺑﺮاي ﺷﻴﺎر ‪ 90‬درﺟﻪ‪.‬‬
‫درﺻﺪ‬
‫اﺧﺘﻼف‬
‫‪I‬‬
‫) ) ‪K I ( Mpa.m (1−λ1‬‬
‫زاوﻳﻪ ﺷﻴﺎر‬
‫‪ 90‬درﺟﻪ‬
‫‪P=30 Kgf‬‬
‫‪8/4‬‬
‫‪8/28‬‬
‫‪Shadow moiré‬‬
‫‪9/05‬‬
‫‪FEM‬‬
‫‪P=4٠ Kgf‬‬
‫‪7‬‬
‫‪11/34‬‬
‫‪Shadow moiré‬‬
‫‪12/20‬‬
‫‪FEM‬‬
‫‪P=50 Kgf‬‬
‫‪6/9‬‬
‫‪14/36‬‬
‫‪Shadow moiré‬‬
‫‪15/43‬‬
‫‪FEM‬‬
‫ﺑﺎ ﺗﻮﺟﻪ ﺑﻪ اﻳﻦ ﻧﻜﺘﻪ ﻛﻪ دﻗﺖ روش ﻣﻮري ﺳﺎﻳﻪاي ﺑﻪﺷـﺪت ﺑـﻪ‬
‫ﭼﮕﺎﻟﻲ ﺧﻄﻮط ﺷﺒﻜﻪ ﻣﺮﺟﻊ واﺑﺴﺘﮕﻲ دارد‪ ،‬ﻧﺘـﺎﻳﺞ ﺑـﻪدﺳـﺖ آﻣـﺪه‬
‫ﻛﺎﻣﻼً ﻗﺎﺑﻞ ﺗﻮﺟﻴﻪ اﺳﺖ‪ .‬ﻣﻄـﺎﺑﻖ ﻣﺮﺟـﻊ ]‪ ،[19‬دﻗـﺖ ﺗﺌـﻮري روش‬
‫ﻣﻮري ﺳﺎﻳﻪاي ﺑﺎ ﺟﺎﺑﻪﺟـﺎﻳﻲ ﻓـﺎز ﻓﻴﺰﻳﻜـﻲ ﺑﺮاﺑـﺮ ‪ 1/60‬ﮔـﺎم ﺷـﺒﻜﻪ‬
‫ﻣﺮﺟﻊ اﺳﺖ‪ .‬اﻣﺎ ﺑﺎ ﺗﻮﺟﻪ ﺑﻪ اﻳﻨﻜﻪ در ﻋﻤﻞ رﺳﻴﺪن ﺑﻪ اﻳﻦ دﻗﺖ ﻏﻴﺮ‬
‫ﻣﻤﻜﻦ اﺳﺖ‪ ،‬ﻣﻌﻤﻮﻻً دﻗﺖ ﻛﻤﺘﺮي ﺑﺮاي اﻳـﻦ روش درﻧﻈـﺮ ﮔﺮﻓﺘـﻪ‬
‫ﻣﻲﺷﻮد‪ .‬در اﻳﻦ ﺗﺤﻘﻴﻖ از ﺷﺒﻜﻪ ﻣﺮﺟـﻊ ﺑـﺎ ﮔـﺎم ‪ 0/02‬ﻣﻴﻠـﻲﻣﺘـﺮ‬
‫‪www.SID.ir‬‬
‫اﺳﺘﻔﺎده ﺷﺪه ﻛﻪ از ﻧﻈﺮ ﺗﺌﻮري‪ ،‬دﻗﺖ روش ﻣﻮري ﺳـﺎﻳﻪاي ﻣﻌـﺎدل‬
‫‪ 0/0003‬ﻣﻴﻠﻲﻣﺘﺮ ﻣﺤﺎﺳﺒﻪ ﻣﻲﺷﻮد‪ .‬اﻣﺎ ﻫﻤﺎنﮔﻮﻧﻪ ﻛﻪ اﺷـﺎره ﺷـﺪ‪،‬‬
‫ﺑﻪدﻟﻴﻞ ﻣﺸﻜﻼت و ﻣﻨﺎﺑﻊ ﺧﻄﺎﻳﻲ ﻛﻪ در روشﻫـﺎي ﺗﺠﺮﺑـﻲ وﺟـﻮد‬
‫دارد‪ ،‬رﺳﻴﺪن ﺑﻪ اﻳﻦ دﻗﺖ اﻣﻜﺎن ﭘﺬﻳﺮ ﻧﻴﺴﺖ‪ .‬از اﻳﻦ رو در ﺟـﺪاول‬
‫‪ -7‬ﻧﺘﻴﺠﻪﮔﻴﺮي‬
‫در ﺗﺤﻘﻴﻖ ﺣﺎﺿﺮ‪ ،‬ﻛﺎرﺑﺮد روش ﻣﻮري ﺳـﺎﻳﻪاي ﺑـﺎ ﺟﺎﺑـﻪﺟـﺎﻳﻲ ﻓـﺎز‬
‫ﻓﻴﺰﻳﻜﻲ در ﺑﻪدﺳﺖ آوردن ﺿﺮﻳﺐ ﺷـﺪت ﺗـﻨﺶ ﻣـﻮد ﺑﺎزﺷـﻮﻧﺪﮔﻲ‬
‫ﺷﻴﺎر ‪ V‬ﺷﻜﻞ در ﻧﻤﻮﻧﻪﻫﺎي ﻛﺸﺸﻲ از ﺟﻨﺲ ﭘﻠـﻲاورﺗـﺎن ﺑﺮرﺳـﻲ‬
‫ﺷﺪه اﺳﺖ‪ .‬ﺑﺎ ﻣﻘﺎﻳﺴﻪ ﻧﺘﺎﻳﺞ ﺑﻪدﺳﺖ آﻣﺪه از روش ﺗﺠﺮﺑﻲ ﺑـﺎ ﻧﺘـﺎﻳﺞ‬
‫ﺣﺎﺻﻞ از ﺣﻞ اﻟﻤﺎن ﻣﺤﺪود ﻣﻄﺎﺑﻘﺖ ﺧﻮﺑﻲ ﻣﺸـﺎﻫﺪه ﺷـﺪ‪ .‬ﻣﻄـﺎﺑﻖ‬
‫ﻧﺘﺎﻳﺞ ﺑﻪدﺳﺖ آﻣﺪه ﺑﺎ اﻓﺰاﻳﺶ ﻣﻴﺰان ﺑﺎر وارد ﺷﺪه و ﻳـﺎ ﺑـﺎ اﻓـﺰاﻳﺶ‬
‫زاوﻳﻪ ﺷﻴﺎر ﻛﻪ ﺑﺎ اﻓﺰاﻳﺶ ﻣﻴﺰان ﺟﺎﺑﻪﺟﺎﻳﻲ ﺧـﺎرج از ﺻـﻔﺤﻪ ﻫﻤـﺮاه‬
‫اﺳﺖ‪ ،‬ﻣﻴـﺰان اﺧـﺘﻼف ﺑـﻴﻦ روشﻫـﺎي ﺗﺠﺮﺑـﻲ و ﻋـﺪدي ﻛـﺎﻫﺶ‬
‫ﻣﻲﻳﺎﻳﺪ‪ .‬ﺑﺎ ﺗﻮﺟﻪ ﺑﻪ ﻣﺎﻫﻴﺖ روش ﻣﻮري و ﻧﺘـﺎﻳﺞ ﺑـﻪ دﺳـﺖ آﻣـﺪه‪،‬‬
‫ﻣﻲﺗﻮان اﻧﺘﻈﺎر داﺷﺖ ﻛﻪ ﺑﺎ اﻓﺰاﻳﺶ ﭼﮕﺎﻟﻲ ﺷﺒﻜﻪ ﻣﺮﺟﻊ و اﺳـﺘﻔﺎده‬
‫از اﺑﺰار دﻗﻴﻘﻲ ﻣﺎﻧﻨﺪ ﻣﻴﻜﺮوﻣﺘﺮﻫﺎي ﭘﻴﺰو ﺑﺮاي ﺟﺎﺑﻪﺟﺎﻳﻲ ﻓـﺎز ﻧﺘـﺎﻳﺞ‬
‫ﺑﺴﻴﺎر دﻗﻴﻖﺗﺮي ﺣﺎﺻﻞ ﻣﻲﺷﻮد‪.‬‬
‫‪ -8‬ﻣﺮاﺟﻊ‬
‫‪Williams, M.L. “On the Stress Distribution at the‬‬
‫‪Base of a Stationary Crack”, J. Applied Mech., Trans.‬‬
‫‪ASME, Vol.24, No.1, pp.109–114, 1957.‬‬
‫‪1.‬‬
21
Archive
of SID
11. Meadows, D.M., Johnson W.O., and Allen, J.B.
“Generation of Surface Contours by Moiré Patterns”,
J. Applied Optics, Vol. 9, No. 4, pp. 942-947, 1970.
12. Takasaki, H. “Moiré Topography”, J. Applied Optics,
Vol. 9, No. 6, pp. 467-1472, 1970.
13. Takasaki, H. “Moiré Topography”, J. Applied Optics,
Vol. 12, No. 4, pp. 845- 850, 1973.
14. Degrieck, J. “Application of Digital Phase-Shift
Shadow Moiré to Micro Deformation Measurements
of Curved”, J. Optics and Lasers in Eng., Vol. 36, No.
1, pp. 29-40, 2001.
15. Minvydas, R. “Procedure For the Construction of
Digital Shadow Moire Images for the Analysis of
Bending Vibrations of a Plate, Vol. 34, No. 1, pp. 25-28,
2005.
16. Seif, M.A. and Khashaba, U.A. “Measuring
Delamination in Carbon/Epoxy Composites Using a
Shadow Moire´ Laser Based Imaging Technique”, J.
Composite Structures, Vol. 79, No. 1, pp. 113-118,
2007.
17. Lim, J.H. and
Rantam, M.M. “Deflection
Measurement and Determination of Young’s
Modulus of Micro-Cantilever Using Phase-Shift
Shadow Moiré Method”, J. Experimental Mech., Vol.
50, No. 7, pp. 1051-1060, 2010.
18. Ju, S.H. “Accuracy and Limit of a Least-Squares
Method to Calculate 3D Notch SIFs”, Int. J. Fracture,
Vol. 148, No. 2, pp. 169–183, 2007.
19. Han, C. “Error Analysis of the Phase-Shifting
Technique When Applied To Shadow Moiré “, J.
Applied Optics, Vol. 45, No. 6, pp. 1124-1133, 2006.
...‫ ﺷﻜﻞ در‬V ‫ﺗﻌﻴﻴﻦ ﺿﺮﻳﺐ ﺷﺪت ﺗﻨﺶ ﻣﻮد اول ﺷﻴﺎرﻫﺎي ﻧﻮكﺗﻴﺰ‬
2.
Gross, B. and Mendelson, A. “Plane Elastostatic
Analysis of V-Notched Plates”, Int. J. Fracture Mech.,
Vol. 8, No. 3, pp. 267-276, 1972.
3. Niu, Z. “A New Boundary Element Approach of
Modeling Singular Stress Fields of Plane
V-Notch Problems”, Int. J. Solids and Structures,
Vol.46, No. 16, pp. 2999–3008, 2009.
4. Yu, T. “Determination of Sharp V-Notch Stress
Intensity Factors Using the Extended Finite Element
Method”, J. Strain Analysis, Vol. 47, No. 2, pp. 95103, 2012.
5. Lazzarin, P. and Filippi, S. “A Generalised Stress
Intensity Factor to be Applied to Rounded Shaped
Notches”, Int. J. Solid and Structure, Vol. 43, No. 9,
pp. 2461–78, 2006.
6. Zappalorto, M., Lazzarin, P., and Berto, F. “Elastic
Notch Stress Intensity Factors for Sharply V-Notched
Rounded Bars under Torsion”, Eng. Fracture Mech.,
Vol. 76, No. 3, pp. 439-453, 2009.
7. Ghazavizadeh, A., Soltani, N., Hakimelahi, B. and
Ghasemieh, M. “Determination of Opening Mode
Stress Intensity Factor for Edge Cracks by Means of
Digital Shearography Including Analytical and
Numerical Simulations”, Mech. & Aero. Eng., Vol. 1,
No. 3, pp. 97-106, 2006 (In Persian).
8. Ayatollahi, M.R. and Nejati, M. “Experimental
Evaluation of Stress Field around the Sharp Notches
Using Photoelasticity”, J. Materials and Design,
Vol.32, No.2, pp.561-569, 2011.
9. Ju, S.H. “Determining 2D Notch Sifs by the ImageCorrelation Method”, J. Chinese Institute of Tech.,
Vol.34, No.4, 503-514, 2011.
10. Dally, J.W and Riley, W.F. “Experimental Stress
Analysis”, Mcgraw-Hill, Third Edition, 1991.
www.SID.ir