مقایسه‌ی روش‌های مختلف در تحلیل ترموالاستیک دیسک‌های دوار ساخته‌شده از مواد هدفمند

نوع مقاله : پژوهشی کامل

نویسندگان

1 دانشیار، دانشگاه تبریز، دانشکده فنی مهندسی مکانیک

2 دانشجو دکتری، دانشگاه تبریز، دانشکده فنی مهندسی مکانیک

چکیده

در این مقاله رفتار ترموالاستیک یک دیسک دوار هدفمند با ضخامت متغیر با استفاده از روش‌های مختلف مورد بررسی قرار گرفته است. بدین‌منظور، نخست با گسترش معادله‌ی دیفرانسیل انتقال حرارت، توزیع دما در دیسک به‌دست آمده سپس با درنظر گرفتن توزیع دما و با گسترش معادله‌ی دیفرانسیل جابه‌جایی، رفتار ترموالاستیک دیسک بررسی شده است. در گسترش این معادلات خواص فیزیکی به‌صورت تابعی توانی از شعاع فرض شده‌اند. معادلات دیفرانسیل ترمومکانیکی به‌دست‌آمده با روش‌های تحلیلی، شبه‌تحلیلی و روش کوادراتور دیفرانسیلی حل شده و همچنین پاسخ‌های به‌دست‌آمده با نتایج حاصل از روش تحلیل المان محدود مقایسه شده‌اند. مقایسه‌ی این چهار روش از آن جهت صورت گرفته است که حل تحلیلی معادلات مذکور در تمامی حالات بعید به‌نظر می‌رسد و از این رو تعیین روشی مناسب با دقت کافی و زمان حل مناسب به‌خصوص برای انجام اهدافی همچون بهینه‌سازی اهمیت ویژه‌ای دارد. نتایج حاصل نشان از مناسب‌تر بودن روش حل شبه‌تحلیلی برای تحلیل ترموالاستیک دیسک‌های دوار دارد.

کلیدواژه‌ها


[1] Kordkheili, S. A., & Naghdabadi, R., "Thermoelastic analysis of a functionally graded rotating disk", Composite Structures, vol. 79, no. 4, pp. 508-516, 2007.
[2] You, L. H., You, X. Y., Zhang, J. J., & Li, J., "On rotating circular disks with varying material properties", Zeitschrift für angewandte Mathematik und Physik, vol. 58, no. 6, pp.1068-1084, 2007.
[3] Vivio, F., & Vullo, V., "Elastic stress analysis of rotating converging conical disks subjected to thermal load and having variable density along the radius", International journal of solids and structures, vol. 44, no. 24, pp. 7767-7784, 2007.
[4] Vullo, V., & Vivio, F., "Elastic stress analysis of non-linear variable thickness rotating disks subjected to thermal load and having variable density along the radius", International Journal of Solids and Structures, vol. 45, no. 20, pp. 5337-5355, 2008.
[5] Zenkour, A. M., "Stress distribution in rotating composite structures of functionally graded solid disks", Journal of Materials Processing Technology, vol. 209, no. 7, pp. 3511-3517, 2009.
[6] Bayat, M., Saleem, M., Sahari, B. B., Hamouda, A. M. S., & Mahdi, E., "Mechanical and thermal stresses in a functionally graded rotating disk with variable thickness due to radially symmetry loads", International Journal of Pressure Vessels and Piping, vol. 86, no. 6, pp. 357-372, 2009.
[7] Nie, G. J., & Batra, R. C., "Stress analysis and material tailoring in isotropic linear thermoelastic incompressible functionally graded rotating disks of variable thickness", Composite Structures, vol. 92, no. 3, pp. 720-729, 2010.
[8] Hassani, A., Hojjati, M. H., Farrahi, G., & Alashti, R. A., "Semi-exact elastic solutions for thermo-mechanical analysis of functionally graded rotating disks", Composite Structures, vol. 93, no. 12, pp. 3239-3251, 2011.
[9] احمدی نوخندان، مصطفی و جبارزاده گنجه، مهرداد، "تحلیل غیرخطی ترموالاستیک دیسک‌های دوار توخالی FGM با استفاده از تئوری‌های تغییرشکل برشی مرتبه اول و سوم"، مجله‌ی مهندسی مکانیک مدرس، دوره‌ی 14، شماره‌ی 1، صفحه‌ی 175 تا 188، 2014.
[10] Shu, C., "Differential quadrature and its application in engineering", Springer, 2000.
[11] Bert, C.W., Malik, M., "The differential quadrature method for irregular domains and application to plate vibration", International journal of mechanical sciences, vol. 38, no. 6, pp. 589-606, 1996.
[12] Fereidoon, A., & Mohyeddin, A., "Bending analysis of thin functionally graded plates using generalized differential quadrature method", Archive of Applied Mechanics, vol. 81, no. 11, pp.1523-1539, 2011.
[13] Rajasekaran, S., "Differential transformation and differential quadrature methods for centrifugally stiffened axially functionally graded tapered beams", International Journal of Mechanical Sciences, vol. 74, pp. 15-31, 2013.
[14] Fluent, A. N. S. Y. S., 14.0 User's Manual. ANSYS Inc., Canonsburg, PA, 2011.
[15] Loghman, A., Arani, A. G., Shajari, A. R., & Amir, S., "Time-dependent thermoelastic creep analysis of rotating disk made of Al–SiC composite", Archive of Applied Mechanics, vol. 81, no. 12, pp.1853-1864, 2011.