بررسی اثر فرکانس بار حرارتی سیکلی در توزیع تنش ترموالاستیک‌ مخزن کروی هدفمند به روش نیمه‌تحلیلی

مواد هدفمند کامپوزیت‌هایی غیر همگن هستند که معمولاً از ترکیب فلز و سرامیک تولید می‌شوند ودارای خواص منحصر به‌فرداز جملهمقاومت بالا در مقابل تنش‌های حرارتی و مکانیکی، عدم لایه‌لایه‌شدن و تمرکز تنش پایین می‌باشند. در این تحقیق،‌ رفتار حرارتی-مکانیکی مخزن کروی ساخته شده از ماده هدفمند بررسی شده است که سطوح داخلی و خارجی آن به‌ترتیب آلومینا و آلومینیم می‌باشند و توزیع مواد از قانون توانی در راستای شعاعی تبعیت می‌کند. جداره داخلی مخزن تحت بار حرارتی متناوب و فشار ثابت می­باشد و به‌دلیل برتری روش دوهامل در بررسی مسائل با شرایط مرزی متناوب زمانمند، از ترکیب این روش و گسسته­سازی در حل مسأله استفاده شده است. نتایج حاصل با نتایج عددی بر مبنای روش اجزاء محدود مقایسه شده که تطبیق خوبی مشاهده شده است. تغییرات تنش ترمومکانیکی در مخزن مورد بررسی قرارگرفته و اثر فرکانس تغییرات دمای سیال داخل مخزن بر دامنه تنش­ها و کرنش­ها در جداره آن بررسی شده است. بر اساس نتایج، به ازای محدوده فرکانس خاصی از بار حرارتی، مقادیر دامنه تنش افزایش قابل ملاحظه­ای دارند که می­باید در طراحی مد نظر قرارگیرد. در فرکانس‌های بالاتر از این محدوده بحرانی، دامنه تنش­ها و کرنش­ها به صفر میل می­کند. علاوه بر آن نشان داده شده است که فرکانس بحرانی مخزن با افزایش ضخامت جداره کاهش می‌یابد.