بررسی رفتار استاتیکی و خزش وابسته به زمان در دیسک دوار مگنتوالکتروالاستیک تابعی مدرج در محیط حرارتی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسنده

استادیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه قم، قم، ایران

چکیده

 در این مقاله به ارائه یک حل تحلیلی برای بررسی رفتار خزشی وابسته به زمان دیسک چرخان ساخته شده از مواد مگنتوالکتروالاستیک تابعی مدرج پرداخته شده است. خواص ماده در راستای شعاعی بصورت تابع توانی از شعاع در نظر گرفته شده‌اند. ابتدا معادله دیفرانسیلی شامل کرنش‌های خزشی با استفاده از روابط تنش- کرنش، کرنش-جابجایی، معادله تعادل و معادله گرما در حالت تنش صفحه‌ای به دست می‌آید. سپس، با حذف کرنش‌های خزشی، یک حل تحلیلی برای معادله دیفرانسیل مذکور بصورت تحلیلی به دست می‌آید، که در واقع پاسخ زمان صفر است. سپس، با وجود کرنش‌های خزشی و با ثابت در نظر گرفتن شرایط مرزی دما ثابت، نرخ تنش‌های خزشی با حل تحلیلی یک معادله دیفرانسیل به‌دست می‌آیند. درنهایت می‌توان تنش‌های شعاعی و محیطی، جابجایی شعاعی و اختلاف پتانسیل‌های الکتریکی و مغناطیسی را با استفاده از یک روش تکرارشونده محاسبه کرد. در مثال‌های عددی، تأثیر فرآیند خزش، شرایط مرزی دمایی و سرعت چرخش به تفصیل بررسی شده‌اند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1]  Saadatfar M., Aghaie-Khafri M., Hygro-thermo-magneto-electro-elastic analysis of a functionally graded magneto-electro-elastic hollow sphere resting on an elastic foundation, Smart Materials and Structures, Vol. 23. No. 3, 035004, 2014.
[2]  Saadatfar M, Aghaie-Khafri M., On the behavior of a rotating functionally graded hybrid cylindrical shell with imperfect bonding subjected to hygrothermal condition, Journal of Thermal Stresses, Vol. 38, pp. 854–881, 2015.
[3]  Saadatfar M., Effect of multiphysics conditions on the behavior of an exponentially graded smart cylindrical shell with imperfect bonding, Meccanica, Vol. 50, pp. 2135–2152, 2015.
[4]  Saadatfar M., Aghaie-Khafri M., On the magneto-thermo-elastic behavior of a FGM cylindrical shell with pyroelectric layers featuring interlaminar bonding imperfections rested in an elastic foundation, Journal of Solid Mechanics, Vol. 7, No. 3, pp. 344-363, 2015.
[5]  Zhou D., Kamlah M., Room-temperature creep of soft PZT under static electrical and compressive stress loading, Acta Materials, Vol. 54, pp. 1389-1396, 2006.
[6]  Ghorbanpour Arani A., Jafarzadeh Jazi A., Abdollahian M., Mozdianfard M.R., Mohammadimehr M.,  Amir S., Exact Solution for Electrothermoelastic Behaviors of a Radially Polarized FGPM Rotating Disk,  Journal of Solid Mechanics, Vol. 3, No. 3, pp. 244-257, 2011.
[7]  Gupta V.K., Singh S.B., Chandrawat H.N., Ray S., Creep behavior of a rotating functionally graded composite disc operating under thermal gradient, Metallurgical Materials Transaction A, Vol. 35, pp.1381–1391, 2004.
[8]  Deepak D., Gupta V. K., Dham A.k., Creep modeling in functionally graded rotating disc of variable thickness, Journal of Mechanical Science and Technology, Vol. 24, No. 11, pp. 2221-2232, 2011.
[9]  Hosseini Kordkheili S,A., Livani M., Thermoelastic creep analysis of a functionally graded various thickness rotating disk with temperature-dependent material properties, International Journal of Pressure  Vessels and Piping, Vol. 111, pp. 63–74, 2011.
[10]   Bose T., Rattan M., Effect of thermal gradation on steady state creep of functionally graded rotating disc, European Journal of Mechanics / A Solids, Vol. 67, pp. 169–176, 2018.
[11]   Gupta V., Singh S.B., Mathematical modeling of creep in a functionally graded rotating disc with varying thickness, Regenerative Engineering and Translational Medicine, Vol. 2, No. 3, pp. 126–140, 2016.
[12]   Zharfi H. and Ekhteraei Toussi, H., Creep Analysis of FGM Rotating Disc with non-Uniform Profiles, Journal of Science and Technology of Composite, Vol. 1, No. 2, pp. 29-36, 2015
[13]    ژرفی ح.، اختراعی طوسی ح.، تاثیر دما و نحوه توزیع ذرات  بر رفتار خزشی دیسک‌های دوار تابعی مدرج، مجله مهندسی مکانیک دانشگاه تبریز، د. 46،ش. 2، ص 51-59، 1395.
[14]   Zharfi H., EkhteraeiToussi H., Time dependent creep analysis in thick FGM rotating disk with two-dimensional pattern of heterogeneity, International Journal of Mechanical Sciences, Vol. 140, pp. 351-360, 2018.
[15]   Loghman A., Abdollahian M., Jafarzadeh Jazi A., Ghorbanpour Arani A., Semi-analytical solution for electromagnetothermoelastic creep response of functionally graded piezoelectric rotating disk, International Journal of Thermal Sciences, Vol. 65, pp. 254-266, 2013.
[16]   Loghman A., Azami M., A novel analytical-numerical solution for nonlinear time-dependent electro-thermo-mechanical creep behavior of rotating disk made of piezoelectric polymer, Applied Mathematical Modelling, Vil. 40, pp. 4795–4811, 2016.
[17]   Akbarzadeh A. H. and Chen Z. T., Magnetoelectroelastic behavior of rotating cylinders resting on an elastic foundation under hygrothermal loading, Smart Materials and Structures, Vo. 21, 125013, 2012.
[18]   Saadatfar M., Effect of Interlaminar Weak Bonding and Constant Magnetic Field on the Hygrothermal Stresses of a FG Hybrid Cylindrical Shell Using DQM, Journal of Stress Analysis, Vol. 3, No. 1, pp. 93-110, 2018. 
[19]   Saadatfar M., Analytical Solution for the Creep Problem of a Rotating Functionally Graded Magneto–Electro–Elastic Hollow Cylinder in Thermal Environment, Vol. 11, No. 6, 1950053, 2019.
[20]   Callioglu H., Behlul Bektas N., Sayer M., Stress analysis of functionally graded rotating discs: analytical and numerical solutions, Acta Mechanica Sinica, Vo. 27, No. 6, pp. 950–955, 2011.
[21]   Dai T., Dai H.L., Thermo-elastic analysis of a functionally graded rotating hollow circular disk with variable thickness and angular speed, Applied Mathematical Modelling, Vol. 40 pp. 7689–7707, 2016.