تحلیل تنش صفحات بی نهایت حاوی گشودگی های غیردایروی تحت شار حرارتی یکنواخت

یکی از مباحث مهم در طراحی سازه های پیشرفته مهندسی، جلوگیری از شکست سازه ها در نتیجه تنش در نواحی ناپیوستگی هندسی است. تنش باعث رکود استحکام و شکست های زودرس در سازه ها می شود زیرا می تواند به پیشروی ترک در اثر بارگذاری حرارتی و تغییرشکل های پلاستیک در محل تنش کمک کند. برای طراحی بهتر این قبیل سازه ها به دلیل وابستگی شدید استحکام شکست آنها به تنش ایجاد شده در اثر گشودگی، نیاز به ارزیابی دقیق تنش می باشد. یکی از پارامترهای تاثیرگذار بر توزیع تنش اطراف گشودگی نوع هندسه گشودگی می باشد. به طوری که با تغییر هندسه گشودگی، مقدار و محل ایجاد تنش تغییر می یابد. علاوه بر هندسه گشودگی، دیگر پارامترهای موثر شامل زاویه چرخش گشودگی، شعاع انحنای گوشه های گشودگی و زاویه اعمال شار می باشند. که با انتخاب مناسب هریک از این پارامترها می توان از میزان تنش کاست. بر پایه تئوری ترموالاستیسیته دوبعدی حالت پایدار، میدان تنش در اطراف گشودگی در یک ورق نامحدود همسانگرد مورد بررسی قرار می گیرد. ورق فلزی در بی نهایت تحت جریان حرارتی یکنواخت بوده و مرز گشودگی مرکزی عایق است. با استفاده از توابع پتانسیل مختلط و با به کارگیری نگاشت همنوا و حلّ معادلات انتگرالی، توزیع تنش اطراف گشودگی ارائه می شود. روش استفاده از روش متغیّر مختلط برای ورق نامحدود همسانگرد حاوی گشودگی دایره ای و بیضی شکل است. برای سادگی استفاده از انتگرال کوشی، ورق نامحدود شامل گشودگی، به ناحیه درون دایره ای به شعاع واحد نگاشته می شود. زاویه چرخش گشودگی، شعاع انحنای گوشه های گشودگی، کشیدگی گشودگی و زاویه جریان حرارتی از جمله پارامترهای مهمّی هستند که در این تحقیق مورد بررسی قرار می گیرند. نتایج حاصل از این تحقیق نشان می دهند که پارامترهای مذکور تاثیر بسزایی در توزیع تنش اطراف گشودگی دارند.