ارزیابی بهبود طراحی دیسک های دوار با جایگزینی جنس از همگن به ترکیبی و تاثیر انتخاب لایه چینی مناسب

در سال های اخیر با توجه به کاربرد وسیع دیسک های دوار در صنایع مختلف ازجمله هوافضا، نفت و گاز، هسته ای و غیره، بررسی و حصول اطمینان از ایمنی آن ها در کنار تلاش برای کاهش وزن با مطالعه بر روی پارامترهای مختلف سازه ای و ماده ای به عنوان یکی از اهداف مهم پژوهشگران و طراحان سازه مطرح شده است. از مهم ترین پارامترهای ابعادی موثر بر بهبود رفتار تنش در دیسک ها می توان به جنس مورداستفاده در دیسک مدنظر و ایده تغییر در جنس همگن اولیه با مواد ترکیبی می باشد. به منظور تعیین مطلوب تاثیر این ایده در بهبود رفتار دیسک های دوار، در این پژوهش تمامی حالات بررسی شده تحت شرایط مرزی و بارگذاری مشخص و یکسان مدل سازی و تحلیل گردیده است. به منظور مدل سازی و تحلیل دیسک مفروض از نرم افزار مبتنی بر اجزاء محدود آباکوس استفاده شده است. نتایج بررسی نشان می دهد که به طورکلی به کارگیری هر ماده ترکیبی در دیسک موردبررسی همواره عامل بهبود در طراحی نبوده و نیاز است تا برای هر حالت مشخص بهترین نوع چیدمان لایه های همگن مورداستفاده در این نوع از دیسک ها با بررسی رفتار مجموعه ای کامل از ترکیب های ممکن انتخاب گردد. بدین منظور از چهار ماده پرکاربرد در صنعت به عنوان لایه های ممکن استفاده شده است. نتایج بررسی نشان می دهد، انتخاب و به کارگیری دیسک ترکیبی مناسب منجر به بهبود چشمگیر توزیع تنش در سازه دوار موردبررسی خواهد گردید. نتایج حاکی از آن است که استفاده از ترکیب نیکل - آلومینیوم منجر به تولید کمترین میزان بیشینه تنش خواهد گردید که در قیاس با بدترین ترکیب ممکن یعنی نیکل - زیرکونیوم کاهش بیش از پنجاه درصدی تنش ها مشاهده گردیده است. بدیهی است توجه به انتخاب مناسب چیدمان لایه ها در دیسک های ترکیبی موضوع بسیار مهمی است که بایستی در طراحی موردتوجه طراحان سازه قرار گیرد.

کلیدواژه ها:

سازه های دوار ، روش اجزاء محدود ، دیسک ترکیبی ، بهبود طراحی ، تنش بیشینه