تحلیل و بهینه سازی دیسک های دوار با ضخامت و خواص متغیر تحت بارگذاری های مکانیکی و حرارتی

در این رساله، قطاع و دیسک دوارِ ضخامت متغیر و مدرج در جهت (های) شعاعی-ضخامت با اعمال فشار جانبی مطالعه شده است. بارگذاری حرارتی، در دو حالت با در نظر گرفتن و بدون در نظر گرفتنِ دما های مابین شعاع های داخلی و خارجی اعمال شده است. برای تعیین دمای نقاط مابین شعاع های داخلی و خارجی از قوانین انتقال حرارت هدایتی استفاده شده است. برای تحلیل کشسان-مومسان، از دو رابطه مختلف؛ یعنی حالت ایده آل کشسان-سخت شونده خطی و کشسان-سخت شونده غیر خطی، استفاده شده است. بطور کلی برای تحلیل از روش های تحلیلی هموتوپی، تجزیه آدمیان، تکرار تغییراتی، گسسته سازی، حل لِوی، خواص ماده متغیر و اجزاء محدود، استفاده شده است. روش خواص ماده متغیر نسبت به دیگر روش ها، برتری دارد که دلایل آن، نیاز به امکانات سخت افزاری کم، زمان پردازش نسبتاً پایین و قدرت بالای تحلیل منطقه مومسان با استفاده از فقط روابط حاکم بر منطقه کشسان، می باشد. این در حالیست که روش های تحلیل هموتوپی، تجزیه آدمیان و تکرار تغییراتی، نیاز به زمان پردازش بالا و امکانات سخت افزاری قوی دارند. همچنین تاثیر تغییرات برخی پارامترهای موثر بر مولفه های جابجایی، تنش و کرنش، با جزئیات ارائه و بحث شده است. تحلیل مودال داخل-صفحه ای دیسک با استفاده از روش ریلی-ریتز و اجزاء محدود انجام شده است. همچنین، با استفاده از الگوریتم ژنتیک اصلاح شده، انبوه ذرات اصلاح شده و اجزاء محدود، بهینه سازی دیسک دوار به منظور کمینه سازی وزن دیسک، انجام شده است. بخشی از نتایج تحلیل تنش-کرنش، مودال و بهینه سازی، در زیر ارائه شده است: اگر دمای دیسک افزایش یابد، جابجایی های شعاعی و عرضی در دیسک با خواص وابسته به دما از دیسک با خواص مستقل از دما، بیشتر است . بکارگیری دیسک دوار مدرج شعاعی-ضخامت، سبب می شود که خیز ناشی از فشار جانبی و خیز ناشی از اختلاف مقادیر ضریب انبساط حرارتی (در راستای ضخامت)، تا حدودی یکدیگر را خنثی کنند. افزایش مقدار شاخص درجه بندی در جهات شعاعی و ضخامت از صفر تا بی نهایت، موجب کاهش مولفه های جابجایی و افزایش دوران صفحه میانی خواهد شد. افزایش مقدار توان و ضریب ثابت در پروفیل ضخامت، سبب کاهش مولفه های تنش می شود. اگر مدول یانگ سطح خارجی دیسک از سطح داخلی آن کمتر باشد، با افزایش مقدار شاخص درجه بندی شعاعی (خواص نقاط مادی دیسک از خواص شعاع خارجی به خواص شعاع داخلی میل کند)، نقاط مادی بیشتری وارد منطقه مومسان می شود. کاهش مدول یانگ کشسان/موثر و افزایش نسبت پواسان کشسان/موثر، موجب افزایش جابجایی در به ترتیب مناطق کشسان/مومسان می شود. اگر دیسک دوار مدرج در جهت ضخامت باشد، موقعیت صفحه ی با حداکثر تنش برش عرضی در راستای ضخامت، صفحه ی میانی نمی باشد. در تحلیل مودالِ ریلی-ریتز، بکارگیری چند جمله ای های متعامد مشخصه مرزی دو بعدی نسبت به یک بعدی، سبب می شود که بتوان فرکانس های طبیعی و شکل مودهای بیشتری از دیسک را بدست آورد. روش های الگوریتم ژنتیک و انبوه ذرات، بطور قابل قبول، قادر به بهینه سازی دیسک دوار به منظور کاهش وزن آن هستند.