تحليل خزش در ديسك دوار ساخته شده از مواد هدفمند با استفاده از روش مربعات ديفرانسيل تعميم‌يافته (GDQ)

Creep analysis in FGM rotating disks using Generalized Differential Quadrature method (GDQ)

در اين مقاله تغيير شكل خزشي پايا در ديسك دوار ساخته شده از مواد هدفمند Al-SiC توسط روش مربعات ديفرانسيل تعميم يافته تحليل و بررسي شده است. خزش با استفاده از مدل شربي توصيف شده است. تمام پارامترهاي اين مدل به كسر حجمي توزيع ذرات آلومينيوم و كاربيد سيليسيم، دما و اندازه ذرات وابسته هستند. همچنين تمام مشخصه‌هاي مكانيكي و حرارتي هر نقطه از ديسك با استفاده از يك قانون تركيب مناسب به صورت تابعي از كسر حجمي و مشخصات ذرات تشكيل‌دهنده تعريف شده است. با استفاده از معادلات تعادل، معادلات پيوستگي و نيز معادلات كرنش-جابجايي، معادلات خزش ديسك دوار بر پايه‌ي جابجايي‌ها بدست آمده و اين معادلات با استفاده از يك الگوريتم حل جديد و توسط روش مربعات ديفرانسيل تعميم‌يافته حل شده است. توزيع تنش‌ها و كرنش‌هاي خزشي در ديسك با توزيعات مختلف ذرات تشكيل‌دهنده بدست آمده و تاثير نحوه توزيع ذرات در رفتار خزشي ديسك دوار مطالعه شده است. نتايج نشان مي‌دهد ديسك با توزيع خطي ذرات داراي بيشترين نرخ‌هاي خزش و جابجايي مي‌باشد بنابراين مناسب است از توزيعات تواني غير يك براي مواد تشكيل‌دهنده استفاده شود.

In this paper steady state creep deformation of FGM rotating disk made of Al-SiC is analyzed using GDQ method. Creep is modeled using Sherby's model. All parameters in this model are dependent on the volume fraction of Aluminum and Silicon Carbide particles, temperature and particle size. Also all thermal and mechanical parameters of disk are defined as a function of volume fraction and the parameter of particle contents using an appropriate mixture rule. Using the equilibrium equations, constituent equations and strain-displacement equations, creep governing equation of rotating disk is derived based on displacements and then solved using a new solution algorithm and Generalized Differential Quadrature Method. Stress and creep strain variations in disk with the various distribution of particle content are achieved and the effect of the type of particle distribution on creep behavior of rotating disk is studied. Results illustrate that the disk with the linear distribution of particles has the highest value of creep and displacement rates therefore it is appropriate to use the non-linear distribution of particle contents.