تحلیل رفتار الاستیک-پلاستیک استوانه ی توخالی هدفمند دوار با درنظرگرفتن تغییرات چگالی و تنش تسلیم
چکیده
ریزساختار ناهمگن مواد هدفمند و تغییرات تدریجی و پیوسته ی خواص این مواد از یک سطح به سطح دیگر، باعث کاربرد فراوان این مواد در صنایع مختلف مانند سپرهای حرارتی، پوشش توربین گاز برای کاهش تورق و افزایش طول عمرآن، پوشش حرارتی در موتورهای بنزینی برای افزایش تراکم و راندمان، اجزای مبدل های حرارتی، روکش های پلاسما برای راکتورهای گداخت هسته ای، استخوان مصنوعی، فیبر نوری، صنایع ساعت سازی، اتصلات الکتریکی و مغناطیسی برای ولتاژهای بالا و غیره شده است. پایان نامه ی حاضر به مطالعه ی تحلیلی تغییرشکل های الاستیک-پلاستیک استوانه ی ساخته شده از مواد هدفمند در اثر دوران می پردازد. مدول الاستیسیته، چگالی و تنش تسلیم به صورت تابع توانی از مختصه ی شعاعی فرض شده اند. تحلیل بر پایه ی نظریه ی تغییرشکل های کوچک و با فرض طولی بسیار بزرگ در حالت کرنش-صفحه ای انجام شده است. با افزایش سرعت دورانی استوانه ی دوار از سرعت دورانی آستانه ی تسلیم که از تحلیل رفتار الاستیک به دست می آید، برای تحلیل تغییرشکل پلاستیک، از قانون جریان وابسته به معیار تسلیم ترسکا استفاده شده است. برای ارزیابی و اعتبارسنجی تحلیل ها، نتایج عددی با نتایج مشابه مربوط به حالت های خاص (استوانه ی همگن و استوانه ی هدفمند با چگالی و تنش تسلیم ثابت) که در مراجع پیشین موجود هستند، مقایسه و اعتبار نتایج نشان داده شده است. آن گاه اثر تغییر چگالی و تنش تسلیم، که در پژوهش های پیشین از آن چشم پوشی شده، بر تغییرشکل الاستیک-پلاستیک استوانه ی هدفمند دوار بررسی شده است. نتایج نشان می دهد چشم پوشی از تغییر چگالی و تنش تسلیم، نه تنها می تواند در اندازه ی جا به جایی شعاعی و مولفه های تنش و کرنش محاسبه شده، بلکه حتی در پیش بینی مکان شروع تسلیم و روند گسترش ناحیه ی تغییرشکل پلاستیک نیز خطای قابل توجهی را به همراه داشته باشد. بر اساس جستجوی نگارنده، در نظر گرفتن اثر تغییرات چگالی و تنش تسلیم بر رفتار مکانیکی استوانه ی توخالی هدفمند تازگی دارد و در پژوهش های منتشرشده ی پیشین، بررسی نشده است. در نظر گرفتن تغییرات چگالی و تنش تسلیم در راستای شعاع اثر قابل توجهی بر رفتار استوانه ی دوار دارد.