بررسی رفتار خزشی دیسک دوار ساخته شده از ماده پیزو الکتریک تابعی (fgpm) تحت تاثیر بارهای مکانیکی، حرارتی، مغناطیسی و الکتریکی

در این پژوهش رفتار خزشی وابسته به زمان دیسک دوار توخالی با ضخامت ثابت از جنس ماده پیزوالکتریک با رفتار تابعی(fgpm) تحت تاثیر بارگذاری های مکانیکی، الکتریکی، مغناطیسی و حرارتی برای دو نوع شرط مرزی آزاد-آزاد و ثابت-آزاد مورد مطالعه قرار گرفته است. بارگذاری ها شامل نیروی حجمی ناشی از دوران با سرعت ثابت،گرادیان دما بین سطوح داخل و خارج، یک میدان مغناطیسی یکنواخت و میدان الکتریکی ناشی از یک اختلاف پتانسیل ثابت بین سطح داخلی و خارجی آن می باشد و تمامی خواص مکانیکی، حرارتی، الکتریکی و مغناطیسی ماده به استثنای نسبت پواسون به صورت تابع توانی از شعاع در نظر گرفته شده اند. تحت تاثیر این بارگذاری ها، تنش های الکترو-مگنتو-ترمو الاستیک در این دیسک ایجاد می گردد و این تنش ها و تغییرمکان ها با گذشت زمان تغییر می کنند تا به حالت پایدار می رسند. برای تحلیل تنش ها و تغییرمکان ها با زمان معادلات تعادل، تنش-کرنش و کرنش-تغییرمکان بطور هم زمان حل می گردند. تاثیر میدان مغناطیسی به صورت نیروی لورنتز در معادله تعادل ظاهر شده و تاثیر میدان الکتریکی نیز به صورت جابجایی الکتریکی و پتانسیل الکتریکی در معادلات ساختاری وارد شده است. معادله دیفرانسیل مرتبه دو حاصل از حل معادلات ساختاری دارای ضرایب متغیر است و طرف دوم معادله شامل کرنش های خزشی کل بوده که تابع دما، تنش و زمان هستند و حل غیرهمگن آن توسط یک روش شبه تحلیلی و تاریخچه تنش ها، کرنش ها، تغییرمکان ها و پتانسیل الکتریکی با استفاده از روش عددی تقریب متوالی و در نظر گرفتن قانون بیلی-نورتون برای بیان رفتار خزشی ماده به دست آمده و تاثیر تغییرات دما، سرعت دورانی و اختلاف پتانسیل پس از گذشت زمان طولانی از فرایند خزش بر روی پارامترهای مختلف مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می دهند که برای هر دو شرط مرزی بازتوزیع تنش ها، کرنش ها و تغییرمکان ها پس از گذشت مدت زمان کافی از فرایند خزش همگرا شده و به حالت پایدار می رسند. همچنین می توان با انتخاب پارامتر ناهمگنی مناسب برای طراحی، عمر کارکرد دیسک دوار fgpm را افزایش داد.