توصيفگر ها :
مواد FGM , مگنتوترموالاستيك , استوانه تو خالي , اجزاي محدود
چكيده فارسي :
چكيده
در سال‌هاي اخير با توسعه موتورهاي پرقدرت صنايع هوافضا، توربين‌ها، راكتورها و ديگر ماشين‌ها نياز به موادي با مقاومت حرارتي و مكانيكي بالا احساس شده است. براي رسيدن به اين هدف ضروري است يك تحليل كه تاريخچه تنش‌ها و تغيير شكل‌ها را ارائه مي‌دهد، صورت پذيرد. در سال‌هاي اخير توجه محققان بي‌شماري به بررسي پارامترهاي مؤثر در آسيب‌هاي ناشي از رفتار ترموالاستيك سازه‌ها جلب شده است. هدف از اين پژوهش تحليل رفتار مگنتوترموالاستيك يك‌بعدي و پايا در يك استوانه توخالي با طول بي‌نهايت ساخته‌شده از ماده مدرج هدفمند (FGM) كه در يك ميدان حرارتي و مغناطيسي يكنواخت و تحت فشار داخلي و خارجي قرار دارد، است. خواص ماده به‌جز ضريب پواسون به تغييرات شعاع وابسته است و با يك تابع تواني برحسب شعاع بيان شده است. در اين مطالعه ابتدا معادلات حاكم بر استوانه‌هاي تحت بار مكانيكي، حرارتي و مغناطيسي استخراج شده است، سپس با استفاده از نرم‌افزار آباكوس و انتخاب مدل دوبعدي توزيع دما، جابه‌جايي، تنش‌ها و كرنش شعاعي به ازاي بارگذاري‌ها و ضرايب نمايي مختلف به‌دست‌آمده‌اند. نتايج در نمودارهايي نشان داده شده‌اند و با حالت ماده همگن مقايسه شده‌اند. ضريب نمايي تابع تواني تأثير قابل توجهي در توزيع دما، جابه‌جايي، تنش و كرنش دارد كه از آن مي‌توان جهت كنترل توزيع دما، جابه‌جايي، تنش‌ها و كرنش شعاعي در كاربردهاي خاص استفاده نمود. با افزايش شدت ميدان مغناطيسي جابه‌جايي شعاعي كاهش، تنش شعاعي افزايش، تنش فون ميسز كاهش و كرنش شعاعي افزايش يافته است و تنش محيطي به حالت فشاري ميل كرده است. براي صحت سنجي نتايج شبيه‌سازي، معادلات حاكم براي دو حالت ضريب تواني حل نيمه‌تحليلي شده و با نتايج شبيه‌سازي مقايسه شده است. اين پژوهش براي طراحي بهينه سنسورهاي حلقوي استوانه‌اي FGM مفيد است.
چكيده انگليسي :
Abstract
In recent years with the development of aerospace powerful engines, turbines, reactors and other machines, the need for materials with high thermal and mechanical resistance is felt. To achieve this goal it is necessary to perform an analysis that offers the stresses and deformations history. In recent years attention of many researchers is attracted to examine the affecting structural damage factors caused by thermoelastic behavior. The aim of this study is to analyze of the one-dimensional and steady state magntothermoelastic behavior in a hollow cylinder made of FGM material with infinite length that placed in a uniform heat and magnetic field and under internal and external pressure. The material properties, except the Poissonʹs ration, are assumed to depend on the variable radius and they are expressed as power functions of radius. In this study at first the governing equations of cylinders under mechanical, thermal and magnetic loads are extracted, Then by Using Abaqus software and choosing two-dimensional model, distribution of temperature, displacement, stresses and radial strain been obtained for different loadings and power coefficients. Results are shown in graphs and are compared with the homogeneous material. Power factor has a significant impact on the distribution of temperature, displacement, stresses and radial strain that can be used to control the distribution of temperature, displacement, stresses and radial strain in specific applications. With increasing magnetic field intensity, radial displacement and von mises stress are decreased, radial stress and radial strain are increased and hoop stress is changed to compressive state. For validation of simulation results, the governing equations is solved with the semi-analytical method for two power factor and are compared with simulation results. This research is helpful for the optimum design annular cylindrical FGM sensors.
