بررسی اثر فرکانس بار حرارتی سیکلی در توزیع تنش ترموالاستیک مخزن کروی هدفمند به روش نیمه تحلیلی

مواد هدفمند کامپوزیت هایی غیر همگن هستند که معمولا از ترکیب فلز و سرامیک تولید می شوند ودارای خواص منحصر به فرداز جملهمقاومت بالا در مقابل تنش های حرارتی و مکانیکی، عدم لایه لایه شدن و تمرکز تنش پایین می باشند. در این تحقیق، رفتار حرارتی-مکانیکی مخزن کروی ساخته شده از ماده هدفمند بررسی شده است که سطوح داخلی و خارجی آن به ترتیب آلومینا و آلومینیم می باشند و توزیع مواد از قانون توانی در راستای شعاعی تبعیت می کند. جداره داخلی مخزن تحت بار حرارتی متناوب و فشار ثابت می­باشد و به دلیل برتری روش دوهامل در بررسی مسائل با شرایط مرزی متناوب زمانمند، از ترکیب این روش و گسسته­سازی در حل مساله استفاده شده است. نتایج حاصل با نتایج عددی بر مبنای روش اجزاء محدود مقایسه شده که تطبیق خوبی مشاهده شده است. تغییرات تنش ترمومکانیکی در مخزن مورد بررسی قرارگرفته و اثر فرکانس تغییرات دمای سیال داخل مخزن بر دامنه تنش­ها و کرنش­ها در جداره آن بررسی شده است. بر اساس نتایج، به ازای محدوده فرکانس خاصی از بار حرارتی، مقادیر دامنه تنش افزایش قابل ملاحظه­ای دارند که می­باید در طراحی مد نظر قرارگیرد. در فرکانس های بالاتر از این محدوده بحرانی، دامنه تنش­ها و کرنش­ها به صفر میل می­کند. علاوه بر آن نشان داده شده است که فرکانس بحرانی مخزن با افزایش ضخامت جداره کاهش می یابد.

کلیدواژه ها:

مخزن کروی ، ماده هدفمند ، روش دوهامل ، بار حرارتی سیکلی