تحليل رفتار وابسته به زمان در مخازن كروي جدار ضخيم از جنس مواد FGM تحت بارگذاري مكانيكي و توزيع درجه حرارت شعاعي

Time-Dependent Deformation and Stress Redistribution Analysis of Thick-Walled Spheres Under Radial Temperature Distribution and an Internal

در اين مقاله به بررسي باز توزيع تنش ها و تغييرشكل ها در طي زمان در مخازن كروي جدار ضخيم FGM تحت فشار داخلي و توزيع دماي شعاعي پرداخته مي شود. خواص مكانيكي و حرارتي ماده به غير از ضريب پواسون به صورت تابع تواني برحسب شعاع فرض شده اند. در رژيم خزشي، كرنش هاي كل در هر زمان به صورت مجموع كرنش هاي مكانيكي، خزشي و حرارتي هستند كه هريك توابعي از شرايط بارگذاري و زمان مي باشند. با استفاده از روابط تنش-كرنش، كرنش- جابه جايي و تعادل در كره و همچنين به كارگيري روابط پراندتل روس و رابطه ساختاري نورتون، توزيع تنش ها در لحظه بارگذاري و نرخ تغييرات آنها طي زمان به دست مي آيند. باز توزيع تنش ها طي زمان به صورت جمع جبري توزيع تنش ها در لحظه بارگذاري و انتگرال نرخ تغييرات تنش ها طي زمان محاسبه خواهند شد. توزيع درجه حرارت در راستاي شعاع كره، بازتوزيع تنش ها، كرنش ها، تغييرشكل ها و همچنين نرخ تغييرات آنها در طي زمان براي مواد FGM با خصوصيات مختلف رسم شدند و تاثير افزايش دما بررسي شد. نتيجه گرفته شد كه تغييرات تنش مماسي در طول زمان به مراتب چشمگير تر و تاثير گذار تر از تنش شعاعي است و در دماهاي بالا پديده خزش تاثير بيشتري در تغييرشكل جسم دارد. همچنين مي توانيم با استفاده از خصوصيات مواد FGM مخازني طراحي كنيم كه پس از گذشت زمان مشخصي از شروع بارگذاري، تنش ها و تغيير شكل ها در آنها در وضعيتي پيش بيني شده قرار گيرند.

This paper describes time-dependent stress and deformation redistribution response of thick–walled spherical vessels made of functionally graded materials (FGM) under radial temperature fields and an internal pressure. The material properties except poisson`s ratio are power functions of radius. Total strains are the sum of mechanical, thermal and creep strains. By using equations of equilibrium, stress-strain and strain-displacement as well as using Norton’s law for creep constitutive model and considering the Prandtl - Reuss relations the stress distributions at loading moment and their rates with respect to time are obtained. Time-dependent redistribution of stresses is calculated as the sum of stress distribution at loading moment and integral of stress rates. Radial temperature distribution, history of stresses, displacements, stress rates and the effect of temperature rise on creep evolution are reported in this paper. It is concluded that the influence of tangential stress variations is more notable than radial stress`s and the creep behavior is more significant at high temperature applications. Also by means of FGM materials one can build vessels so that after passing specified time from loading, the stresses and deformations stand at anticipated rates.