تحلیل تنش دردیسک دوار FG با ضخامت متغیر

در این مقاله تحلیل تنش در دیسک دوار با ضخامت متغیر از جنس مواد Functionally Graded Materials) FG) که دارای خواص مکانیکی متغیر و پیوسته در ضخامت میباشد، به روش عددی ارائه شده است. دیسکهای دوار در بخشهای گوناگون صنعتی خصوصاً در صنایع هوافضا مورد استفاده قرار میگیرند که از آن جمله می توان به کاربرد در توربین های گازی و یا توربوجت ها اشاره کرد. دراکثر این کاربردها دیسک تحت بار مکانیکی اینرسی و نیز بار حرارتی ناشی از گرادیان های دمایی قرار دارد. نیروهای ناشی از سرعت دورانی بالای دیسکها و نیز اثرات دمایی ناشی از گرادیان شدید دما در امتداد شعاع سبب کاهش مقاومت دیسک و افزایش تغییر شکل در آن می شود. از این رو استفاده از مواد مناسبی مانند مواد FG که بتوانند با تغییر در خواص در امتداد مورد نظر استحکام مناسبی به وجود آورند، ضروری است. معادلات اساسی حاکم بر این مساله شامل معادلات تعادل، سازگاری و انتقال حرارت هدایتی می باشد که به منظور تحلیل تنش در دیسک مد نظر قرار گرفته است. در قسمت نهایی هرسه معادله ی ذکر شده به طور همزمان حل شده اند و نتایج به دست آمده در حالات خاصی با داده های موجود در مقالات اعتبارسنجی شده اند. در این مقاله به منظور حل معادلات دیفرانسیل حاکم از روش عددی تفاضل محدود با برونیابی ریچاردسون (Richardson Extrapolation) استفاده شده است. نتایج بهدست آمده نشانگر کاهش تنش در نتیجه ی استفاده از مواد FG و پروفیل متغیر است. با افزایش اندیس n در مدل توانی ماده ی FG میزان تنش ها کاهش مییابد و مقادیر کمینه ی تنش مربو ط به حالتی است که از فلز همگن استفاده شده است.

کلیدواژه ها:

دیسک دوار FG ، پروفیل مخروطی- حلّ عددی- تنش و جابجایی- معادلات تعادل و سازگاری