تحلیل ترموالاستیک دیسک کامپوزیتی دوار با استفاده از روش‌های تحلیلی و المان محدود

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار، گروه مهندسی مکانیک، واحدپرند، دانشگاه آزاد اسلامی، پرند، ایران

2 کارشناس ارشد، گروه مهندسی مکانیک، واحدپرند، دانشگاه آزاد اسلامی، پرند، ایران

چکیده

در این مقاله، تحلیل تنش ترموالاستیک دیسک دوار کامپوزیتی لایه‌ای با استفاده از روش‌های تحلیلی و المان محدود (FEM) مطالعه می‌گردد. با بهره‌گیری از نظریه ورق‌های دایروی، معادلات حاکم بر حرکت دیسک دوار کامپوزیتی با استفاده از اصل کمینه انرژی پتانسیل استخراج شده‌اند. سپس، برای حل معادلات حاکم بر حرکت از روش تحلیلی دیفرانسیل مربعی تعمیم یافته (DQM) بهره گرفته شده‌است‌‌‌. همچنین، برای شبیه سازی عددی در روش المان محدود از نرم‌افزار ABAQUS استفاده شده‌است. در شبیه‌سازی‌های انجام شده برای دیسک کامپوزیتی توپر و توخالی دو حالت لایه چینی شامل الف- دیسک با لایه‌چینی به صورت لایه‌بندی یکسان در راستای طولی و چند لایه در راستای شعاعی و ب- دیسک با لایه‌چینی چندلایه در هر دو راستای طولی و شعاعی، در نظر گرفته شده‌اند. پس از بررسی همگرایی حل در دو روش DQ و المان محدود، نتایج به صورت توزیع تنش‌های شعاعی و محیطی ارائه شده‌اند‌‌‌. نتایج بدست آمده از هر دو روش با یکدیگر مقایسه شده‌اند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Xiaoliang C.A., Simple finite element method for the reissnre-mindlin plate, Journal of Computational Mathematics, Vol. 12, No. 1, 1994.
[2] Nosier .A, Yavari .A, and Sarkani S., Study of edge-zone equation of mindlin-reissner plate theory, Journal of Engineering Mechanics, Vol. 126, No. 6, 2000.
[3] Mohammadi F., Hadadian.A, and Singh Grewal J., Analytical solution of pressurized rotating composite disk under thermal loading, Proceedings of the World Congress on Engineering, Vol. 2, 2010.
[4] Nosier.A ,Yavari.A, and Sarkani.S., On a boundary layer phenomenon in Mindlin-Reissner plate theory for laminated circular sector plate, Acta Mechanica, Vol. 151, pp. 149-161, 2001.
[5] Najafizadeh M. M., and Eslami M. R, First-order-theory-based thermoelastic stabilityof functionally graded material circular plates, AIAA Journal, Vol. 40, No. 7, 2002.
[6] Nemat-Alla M., Khaled Ahmed I.E., and. Hassab-Allah I, Elastic–plastic analysis of two-dimensional functionally graded materials under thermal loading, International Journal of Solids and Structures, Vol. 46, pp. 2774–2786, 2009.
[7] Luo A.C.J., Asymmetric responses of rotating thin disks experiencing large deflections, Computeres and Mathematical with Applications, Vol. 45, pp. 217-228, 2003.
[8] Gaikwad N., and Deshmukh K.C., Thermal  deflection of an inverse thermoelastic  problem in a thin  isotropic circular plate, Applied Mathematical Modelling, Vol. 29, pp. 797–804, 2005.
[9] Tahani M., Nosier A., and Zebarjad S.M., Deformation and stress analysis of circumferentially fiber-reinforced composite disks, International Journal of Solids and Structures, Vol. 42, pp. 2741-2754, 2005.
[10] Khobragade N.L., and Deshmukh K.C., Thermal deformation in a thin circular plate due to a partially distributed heat supply, Sadhana, Vol. 30, No. 4, pp. 555–563, 2005.
[11] Kulkarni V.S, and Deshmukh K.C., Quasi-static thermal stresses in a thick circular plate, Applied Mathematical Modelling, Vol. 31, pp.1479–1488, 2007.
[12] Altan G., and Topcu M., Thermo-elastic stress of a metal-matrix composite disc under linearly-increasing temperature loading by analytical and FEM analysis, Advances in Engineering Software, Vol. 41, pp. 604-610, 2010.
[13] Kursun A., Topcu M., and Tetic T., Stress analysis of functionally graded disc under thermal and mechanical loads, Procedia Engineering, Vol. 10, pp. 2949–2954, 2011.
[14] Fallah F., and Nosier A., Nonlinear behavior of functionally graded circular plates with various boundary supports under asymmetric thermo-mechanical loading, Composite Structures, Vol. 94, pp. 2834–2850, 2012
[15] Jabbarzadeh M., and Baghdar Delgosha M.K., Thermal buckling analysis of FGM sector plates usingdifferential quadrature method, Modares Mechanical Engineering, Vol. 13, No. 2, 2013.
[16] Ahmadi M., Nokhandan A., and Jabbarzadeh M., Nonlinear thermoelastic analysis of FGM annular rotating discs with FSDT and TSDT shear deformation plate theories, Modares Mechanical Engineering, Vol. 14, No. 1, 2014
[17] Callıoglu H., Sayer M., and Demir E., Elastic–plastic stress analysis of rotating functionally graded discs, Thin-Walled Structures, Vol. 94, pp. 38-44, 2015.
[18] Kalogiannakis G., Hemelrijck D.V, Carbon/epoxy and glass/epoxy using modulated temperature differential scanning calorimetry, Journal of Composite Materials, Vol. 38, pp. 163, 2004.
[19] Sen F., and Aldas K., Elastic–plastic thermal stress analysis in a thermoplastic composite disc applied linear temperature loads via FEM, Advances in Engineering Software, Vol. 40, pp. 813-819, 2009.