13752

13752

تحليل غير خطي تنش در استوانه جداره ضخيم ساخته شده از مواد هدفمند دو بعدي با خواص وابسته به دما تحت بارگذاري ترمومكانيكي

دكتري

خودرو

آذر 1393

آذر 1393

پروفسور محمد حسن شجاعي فرد

چكيده در اين رساله تحليل غير خطي تنش در يك استوانه جداره ضخيم كوتاه در حالت متقارن محوري ساخته شده از مواد با خواص گرادياني دو بعدي ( تغيير خواص در دو بعد) كه خواص مواد به دما به صورت غير خطي وابسته و تحت بارگذاري هاي حرارتي و مكانيكي شديد قرار دارد مد نظر است. به دليل كاربرد اين مواد در قطعاتي كه در معرض درجه حرارت هاي بالا قرار دارند، در نظر نگرفتن خواص وابسته به دما موجب پاسخ هاي نادرست مخصوصا در مورد تنش هاي حرارتي مي شود. تخمين خواص موثر مواد خواص گرادياني و بدست آوردن توزيع دقيق خواص تقريبا غير ممكن مي باشد و محققان برحسب نياز در مسائل تحليلي مدل هايي ارائه كرده اند كه داراي مشكلاتي مي باشد، بنابراين در اين رساله مدل جديدي بر پايه مدل موري- تاناكا و تابع گذار درجه سوم براي مواد خواص گرادياني دوبعدي ارائه شده و با نتايج آزمايشگاهي اعتبار سنجي شده است. به علاوه وابستگي خواص به دما و مكان به صورت توابع غير خطي و ضمني، استفاده از روش عددي المان محدود با المان هاي گرادياني و توابع درون ياب غير خطي را مي طلبد. توزيع دما در ديواره ي استوانه نسبت به زمان و مكان و همچنين تاثير توزيع درصد حجمي هاي متفاوت در آن براي تمام انواع بارگذاري ها مورد بررسي قرار گرفت كه در تمام بارگذاري ها افزايش تغييرات خواص در راستاي محوري موجب كاهش چشمگير درجه حرارت شده است. با استفاده از معادلات ترموالاستيسيته غير كوپل تنش هاي حرارتي ناشي از بارگذاري حرارتي گذرا محاسبه شده و تغييرات مولفه هاي مختلف تنش حرارتي با زمان و نيز توزيع دوبعدي تنش ها در ديواره استوانه مورد مطالعه و تاثير تغييرات خواص در دو بعد روي تنش ها و جابجايي مورد بررسي قرار گرفته است. تنش موثر در ديواره استوانه بر اساس معيارهاي وان- مايزز و داركر- پريگر با تنش تسليم آن مقايسه شده است تا معياري از مقاومت ديواره در برابر تنش هاي حرارتي ارائه كند. با توجه به نتايج تغييرات خواص در دو بعد در كاهش تنش هاي حرارتي تاثير بسزايي دارد. ديگر اينكه با طراحي بهينه و انتخاب مناسب نحوه ي توزيع خواص مي توان به مقادير مطلوب توزيع تنش ها و دماها در مواد خواص گرادياني دوبعدي دست يافت. واژه‌هاي كليدي: مواد خواص گرادياني دو بعدي، استوانه جدار ضخيم كوتاه، خواص وابسته به دما، روش المان محدود گرادياني، مدل موري- تاناكا.