بررسی کمانش استوانه های جدار نازک fgm تحت بارگذاری محوری و شعاعی در محیط های حرارتی

استفاده از استوانه های جدار نازکfgm در طول سال های اخیر در محیط های با دمای حرارتی بالا، نظیر راکتور های هسته ای و صنایع هوایی و فضایی با سرعت بالا، کاربرد بسیاری پیداکرده اند. مبحث کمانش در رفتار مکانیکی آن ها از اهمیت بالایی برخوردار است. در این پروژه، کمانش مکانیکی و حرارتی استوانه های جدار نازک fgm تحت بارگذاری شعاعی و محوری در محیط های حرارتی مورد بررسی قرار گرفته است. ماده fgm ترکیبی از فلز و سرامیک فرض شده، خواص ماده به صورت تابعی از ضخامت پوسته،آرام و پیوسته برحسب توزیع توانی نسبتهای حجمی تشکیل دهنده(فلز و سرامیک) تغییر می کند، همچنین خواص ماده وابسته به دما در نظرگرفته شده است. معادلات بر اساس تئوری مرتبه اول پوسته ها و روابط غیرخطی سینماتیک ساندرز می باشند. ابتدا طبق تئوری دانل معادلات تعادل و پایداری استوانه های جدار نازک استخراج و توابع مثلثاتی برای تغییر مکان که شرایط مرزی را ارضا کند، در نظرگرفته شده، نتایج در مورد تکیه گاه ساده تحت 3 نوع شرط مرزی حرارتی ارائه شده است. همچنین با اعمال روش اجزای محدود بر تغییرات دوم انرژی (معیار ترفتز) با صرفنظر کردن از چرخش های قبل از کمانش، پایداری استوانه جدار نازک fgm مورد بررسی قرار گرفته است. علاوه بر آن به کمک نرم افزار اجزای محدود abaqus، مقادیر ویژه بار بحرانی محاسبه و نتایج تحلیلی بدست آمده با نتایج نرم افزار مقایسه شده است. با توجه به نتایج بدست آمده، اثرات تغییرات توان نسبت حجمی، پارامترهای هندسی نظیر نسبت شعاع به ضخامت و نسبت طول به شعاع و محیط حرارتی خارجی بر بار کمانش مورد بررسی قرارگرفته است. نتایج بدست آمده نشان می دهد، بار بحرانی کمانش تحت بارگذاری محوری مستقل از نسبت طول به شعاع است و با افزایش این نسبت فقط تعداد مود شیپ های هندسی کمانش افزایش می یابد، ولی با افزایش نسبت شعاع به ضخامت بار بحرانی کمانش به شدت کاهش می یابد. در بارگذاری شعاعی بار بحرانی کمانش با افزایش نسبت طول به شعاع و نسبت شعاع به ضخامت کاهش می یابد. در هر دو نوع بارگذاری مکانیکی ذکر شده، بار بحرانی کمانش به شدت به توان نسبت حجمی وابسته است و با افزایش توان نسبت حجمی کاهش پیدا می کند. در نهایت کمانش حرارتی تحت 3 نوع بارگذاری تغییرات یکنواخت، خطی و غیر خطی دما در دو حالت خواص وابسته به دما و خواص مستقل از دما بررسی شده است. نتایج کمانش حرارتی نشان می دهد که اختلاف درجه حرارت بحرانی، با افزایش پارامتر هندسی نسبت شعاع به ضخامت وافزایش توان نسبت حجمی، کاهش می یابد. اختلاف درجه حرارت بحرانی در حالت خواص وابسته به دما به مراتب کمتر ازخواص مستقل از دما می باشد. نتایج برای حالات مختلف بارگذاری مکانیکی و حرارتی و چند ترکیب مختلف فلز و سرامیک ارائه و با مقالات دیگران مقایسه شده است.