تحليل ديناميكي اتوفريتاژ تحت بارگذاري گذرا در استوانه جدار ضخيم از مواد مدرج تابعي با در نظر گرفتن رفتار كار سختي به روش عددي

Dynamic Analysis of Autofrettage under Transient Loading in FG Thick-Walled Cylinder with Work Hardening Behavior Using Numerical Method

در اين مقاله براي تحليل ديناميكي پروسه اتوفريتاژ و تعيين تنش پسماند و رفتار هنگام اعمال فشار كاري، از روش عددي استفاده شده است. ابتدا معادلات ديناميكي استخراج شده سپس معادلات حاصل براساس روش تفاضل محدود به معادلات گسسته تبديل گرديده است. از معادلات ديفرانسيل حركت، با توجه به هندسه و شرايط مرزي انتگرالگيري شده، سپس با استفاده از قضيه گوس انتگرال روي سطح با انتگرال روي محيط جايگزين گرديده است. پس از آماده سازي معادلات گسسته، با استفاده از برنامه نويسي C++/C برنامه عددي به روش صريح لاگرانژي آماده شده است. پس از آن، تاثير بارگذاري گذرا و هندسه با استفاده از انتشار امواج تنش الاستوپلاستيك در مواد مدرج تابعي در پروسه اتوفريتاژ مورد بررسي قرار گرفته است. تنش پسماند ايجاد شده در اثر اعمال فشار داخلي در سيلندرها باعث تغيير ظرفيت باربري خواهد شد. نتايج براي مواد مدرج تابعي كه تغيير خواص مكانيكي اين مواد به طور پيوسته و تابعي تغيير مي كند، متفاوت خواهد بود. بي بعدسازي در تحليل ديناميكي در راستاي شعاع برخلاف تحليلهاي استاتيكي تابع پارامترهاي ديناميكي بوده و براساس تغيير اندازه هندسي پاسخ هاي متفاوتي را آشكار مي سازد.

In the present article, a numerical procedure is developed for dynamic analysis of residual stress in the process of autofrettage under working pressure. The governing dynamical equations are discretized using finite difference method. Toward This end, differential equations are integrated and by employing divergence theorem surface integrals are converted to boundary integrals. Finally, the C/C++ numerical programming is prepared using the explicit Lagrangian formalism. The effect of transient loading and geometry is investigated in the process of autofrettage on functionally graded cylinders considering elastoplastic stress wave propagation. The residual stress resulting from internal pressure changes structural load bearing capacity of the cylinder. For functionally graded materials whose material properties change continuously, dynamical analysis yield results which are entirely different as compared with their static counterparts due to the change in wave length and acoustic impedance. In the static analysis the dimensionless forms of equations can be developed from the onset, while in the dynamic analysis the physical dimensions gain importance due to inherent properties of the stress waves.