تاثیر تخلخل و ناهمگنی خواص بر پاسخ گذرا ترموالاستیک یک ورق هدفمند: رویکردی مبتنی بر تئوری لرد–شولمن

مواد هدفمند تابعی به عنوان دسته ای از مواد پیشرفته با ساختاری ناهمگن شناخته می شوند که خواص مکانیکی آن ها به صورت پیوسته از یک سطح به سطح دیگر تغییر می کند. این تغییرات ناشی از توزیع تدریجی نسبت حجمی مواد تشکیل دهنده در راستای ضخامت سازه است. در این مقاله، پاسخ دینامیکی ترموالاستیک گذرای یک ورق مستطیلی هدفمند متخلخل تحت اثر شوک حرارتی زمانی، با تکیه بر تئوری لرد-شولمن مورد بررسی قرار گرفته است. در ادامه، پس از اعمال بار حرارتی وابسته به زمان به ورق هدفمند متخلخل، تحلیل عددی سه بعدی بر پایه تئوری لرد-شولمن و روش فضای حالت انجام شده است. حل معادلات حاکم شامل مولفه های تنش، جابجایی، دما و شار حرارتی با استفاده از روش دوربین و وارون سازی عددی تبدیل لاپلاس برای ورق با شرایط مرزی ساده تکیه گاهی صورت گرفته است. درنهایت، با در نظر گرفتن انواع مختلف تخلخل ها، اثر پارامترهای گوناگونی از جمله نوع تخلخل، ضریب تخلخل، زمان و پارامتر غیرهمگن بر توزیع و مقدار دما، جابجایی و تنش ها بررسی شده اند. نتایج حاصل نشان می دهد که تغییرات این پارامترها تاثیر قابل توجهی بر رفتار گذرای ورق هدفمند دارد. همچنین، با انتخاب بهینه توزیع کسر حجمی و مشخصات تخلخل، امکان طراحی بهینه سازه های هدفمند فراهم می گردد. تاکید این پژوهش بر ارتباط مستقیم بین پارامترهای ساختاری و پاسخ های مکانیکی و حرارتی، راهگشای مهندسان در بهینه سازی عملکرد سازه های هدفمند در کاربردهای پیشرفته صنعتی خواهد بود.

کلیدواژه ها:

مواد هدفمند تابعی ، ترموالاستیک ، ورق هدفمند متخلخل ، نظریه فضای حالت ، تئوری لرد-شولمن