موضوع مقاله: روش پالمکویست | مخاطب: عمومی | لحن: دانشنامه‌ای | ساختار: عنوان، مقدمه، 3 بخش، جمع‌بندی | مقاله: | # روش پالمکویست | مقدمه: در این روش از طول ترک‌هایی که در اثر فرورونده ویکرز ایجاد شده‌اند برای تعیین چقرمگی شکست استفاده می‌شود. | ## بخش 1: روش پالمکویست | تاریخچه تاکنون روش‌های بسیاری برای تعیین چقرمگی شکست مواد ابداع و به‌کارگیری شده است. یکی دیگر از روش‌هایی که در سه دهه اخیر برای تعیین چقرمگی شکست مواد ترد بسیار مورد توجه قرار گرفته است؛ استفاده از روش سطح اثر انواع فرورونده‌ها است. دلیل این موضوع ساخت ساده نمونه‌های مورد آزمایش و افزایش سرعت در تعیین چقرمگی مواد در این روش است. این روش ترک‌های کوچک سطحی با اندازه و شکل کنترل شده به آسانی توسط انواع فرورونده‌ها تحریک می‌شوند و سیستمی از ترک‌های ناشی از اثر به جا مانده از فرورونده در نمونه ایجاد می‌شود. او پی برد که با ایجاد یک فرورفتگی در سطح مواد ترد، ترک‌هایی در اطراف نوک قسمت فرورفته حاصل می‌شود که به کمک آن می‌توان چقرمگی شکست مواد ترد را بطور تقریبی محاسبه نمود. پس از آن محققین بسیاری در این راستا قدم برداشتند و روابطی را در جهت تعیین این خاصیت مکانیکی بیان کردند که مبنای کار آنها استفاده از رابطه معروف گریفیث در تئوری شکست است. آنستیس و همکارانش روش پالمکوییست را بسط و آن‌را با دقت بالا برای بسیاری از مواد ترد آزمایش کرده و به رابطه‌ی معروف و پر کاربردی دست یافتند.Logan K. ایوانس در راستای دسته‌بندی مواد، با توجه به میزان تردی آنها تلاش‌های فراوانی انجام داد و به طبقه‌بندی معادلات ارائه شده خود توسط فرورونده ویکرز پرداخت. فروروندهٔ ویکرز الماسی هرمی با قاعدهٔ مربع شکل است که سطوح مقابل آن با زاویه ۱۳۶ درجه به یکدیگر می‌رسند. روش پالمکویست و روش نیم‌سکه‌ای بیشتر تحقیقات در راستای ارتباط ترک‌های شکل گرفته با چقرمگی شکست، در اطراف فرورونده ویکرز انجام شده و در این راستا معادلات فراوانی ارائه شده است. معادلات پرکاربرد تعیین چقرمگی شکست مواد ترد به روش آزمون فرورفتگی ویکرز را می‌توان به چهار دسته شامل معادلات پالمکویست، نیم‌سکه ای، روش خوراندن منحنی و معادله محاسبه چقرمگی شکست با استفاده از تکنیک سطح اثر ترک‌ها طبقه بندی کرد. این تقسیم بندی برمبنای میزان تردی مواد مورد آزمایش، مکانیزم پیشروی ترک‌ها، میزان بارگذاری و دقت خروجی آنها صورت گرفته است. اختلاف بین روش پالمکویست و روش نیم‌سکه ای، تنها در زیرساختار ترک‌های شکل گرفته در نمونه می‌باشد. در مدل نیم‌سکه‌ای طول ترک‌ها را از مرکز قسمت فرورفته و به شکل شعاعی فرض می‌کنند. | ## بخش 2: روش پالمکویست | در حالی که در مدل پالمکویست طول ترک‌های شکل گرفته را تنها از نوک انتهای بخش فرورفته ذر نظر می‌گیرند. l ،نشان دهنده طول ترک از نوک بخش فرورفته در نمونه تا انتهای آن، a نشان دهنده نصف قطر بخش فرورفته در نمونه و c مجموع l و a می‌باشد. باید به این نکته توجه داشت که این مقادیر، میانگین هر چهار ترک شعاعی در اطراف بخش فرو رفته می‌باشند. بر طبق تحقیقات آنستیس فرض براین بنا نهاده شده که نسبت c/a بیانگر نوع سیستم ترک می‌باشد.در یک قرارداد عمومی نیز فرض براین بنا نهاده شده که اگر نسبت بین 2<=c/a باشد، آنگاه مدل ترک، مدل نیم‌سکه‌ای در نظر گرفته میشود و اگر 2>c/a باشد، آنگاه مدل ترک بعنوان مدل پالمکویست در نظر گرفته خواهد شد.Yount, H. به علاوه ممکن است مدل ترک، از مدل ترک پالمکویست به مدل نیم‌سکه‌ای تغییر یابد که به علت بارگذاری‌های تدریجی و بالا اتفاق می‌افتد.Bhat, D. البته بحث‌ها و دیدگاه‌های متفاوتی در مورد مقدار این نسبت و تشخیص نوع سیستم ترک وجود دارد. به عنوان مثال بات پیشنهاد کرد که اگر 3<=c/a باشد باید آن را مدل نیم سکه‌ای فرض کرد و در صورتی که 3>c/a باشد آن را پالمکویست در نظر گرفت. به طور کلی یک فرض کلی و مشترکی که بر این دسته بندی ها حاکم است، بر این مبنا است که مواد ترد با چقرمگی نسبی پایین به عنوان مدل ترک نیم‌سکه‌ای در نظر گرفته می‌شوند و مواد ترد با چقرمگی نسبی بالا را میتوان مدل ترک پالمکویست در نظر گرفت.همچنین برخی مواد ترد را می‌توان در هر دو مدل و بسته به شرایط میزان بارگذاری فرورونده در نظر گرفت. برای بارگذاری‌های پایین، مدل را پالمکویست و برای بارگذاری‌های بالا، نیم‌سکه‌ای فرض می‌کنند. معادلات ارائه شده در راستای تعیین چقرمگی شکست با استفاده از الماس ویکرز بالغ بر 20 رابطه می‌باشد که همگی آنها از راه نیمه تجربی حاصل شده‌اند. بدین معنا که ضرائب موجود در این معادلات را از طریق آزمایش و سعی و خطا بدست آورده‌اند و همگی آنها بر وجود پارامتر طول ترک تاکید دارند. 388–398, 2006.یکی از آنها توسط یانت بنا نهاده شده و مبنای آن، بررسی انواع پارامترهای بکار رفته در روابط است. از این رو تمامی معادلات مربوطه را میتوان برحسب پارامترهای به کار گرفته شده در معادلات، به چند دسته کلی طبقه‌بندی کرد. در دسته اول چقرمگی شکست با به کارگیری پارامترهای میزان بارگذاری و میانگین طول ترک‌ها تعیین می‌شود. | ## بخش 3: روش پالمکویست | در دومین دسته از معادلات چقرمگی شکست، سختی ویکرز و نصف قطر اثر بخش فرورفته نیز مورد توجه هستند. این دسته از معادلات، دقیق‌ترین مقادیر چقرمگی شکست را نسبت به سایر روشهای مرسوم برای مواد با تردی بالا ارائه می‌دهند. در دسته چهارم، چقرمگی شکست در موادی که پس از انجام تست، مقدار طول ترک‌های شعاعی آنها بسیار کوچک است، بررسی می‌شود (مقادیر پایین a/c ). در واقع دسته چهارم از معادلات برای تعیین چقرمگی شکست به روش پالمکویست منظور می‌شوند. اگرچه میتوان با کاهش مقدار ضریب تجربی بی بعد در معادله، معادلات مدل ترک نیم‌سکه‌ای را به پالمکویست تبدیل کرد.در هر حال گسترش این گونه معادلات، همسو با معادلات مدل نیم‌سکه‌ای می‌باشند، اما تفاوتهایی با یکدیگر دارند. زیرا طول ترک در مدل پالمکویست نسبت به مدل نیم‌سکه‌ای کوچک‌تر است و در نتیجه بر معادلات حاکم محدودیت‌هایی خاص ایجاد می‌کند. معایب با وجود اینکه روش استفاده از فرورونده‌ی ویکرز برای تعیین چقرمگی شکست از لحاظ سادگی و جنبه اقتصادی در سال‌های اخیر مورد توجه و اهمیت فراوان واقع شده؛ اما دارای خطای قابل ملاحظه‌ای نسبت به سایر روش‌های مرسوم تست همچون روش SEVNB و SENB می‌باشد. علت این امر در بسیاری از موارد، میزان بارگذاری بالا در الماس ویکرز و ناخالصی‌های موجود در ساختار نمونه بوده که باعث رشد ترک‌های نامنظم در اطراف بخش فرورفته می‌شوند و در صورتی که میزان بارگذاری بیشتر باشد پدیده ایجاد تراشه در نمونه رخ خواهد داد. از این‌رو با کنترل میزان بارگذاری و تکرار روند آزمایش با سعی و خطا می‌توان به نمونه با ترک استاندارد شعاعی دست یافت. از طرفی مهم‌ترین عاملی که باعث ایجاد خطا در محاسبات به روش استفاده از تست فرورفتگی می‌شود، صرف نظر نمودن از ترک‌های فرعی تشکیل یافته کوچکی است که ممکن است در اطراف بخش فرورفته در نمونه ایجاد شده باشد و باعث آن می‌شود که مقدار خروجی چقرمگی شکست با استفاده از این معادلات، با خطا روبرو گردد. شکل 5 بیانگر مدل کلی از اثر بجا مانده از تست چقرمگی شکست مواد ترد با استفاده از فرورونده ویکرز می‌باشد که در آن دیگر رشد ترک به شکل شعاعی نبوده و ترکها در هر جهتی شروع به رشد کرده و یا هر ترک به چندین ترک کوچک‌تر تقسیم شده است. از آنجایی که در اکثر مواد ترد، رشد ترک در نمونه به هر شکلی امکان پذیر بوده و در عمل بیشتر به شکل نامنظم منتشر می‌شوند؛ اگر بجای استفاده از پارامتر طول ترک، مقدار سطح اثر ترک در معادلات گنجانده شوند، دیگر الزامی به شعاعی بودن ترکها نیست. | ## جمع‌بندی | به شرط آنکه سطح اثر تمامی میکروترک‌های تشکیل یافته در نمونه، در معادله تعیین چقرمگی شکست منظور شوند.