مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

محاسبه ضرایب شدت تنش دینامیکی در مواد ارتوتروپیک تحت بار حرارتی با روش المان محدود توسعه‌یافته

نویسندگان
دانشگاه شاهرود
چکیده
در این مقاله، از روش المان محدود توسعه‌یافته برای محاسبه ضرایب شدت تنش در مواد ارتوتروپیک تحت شوک مکانیکی و حرارتی استفاده شده است. معادلات ترموالاستیسیته غیرکوپل در نظر گرفته شده است. شبکه المانی ناحیه حل با کاربرد المانهای چهار گره‌ای و هشت گره‌ای ایجاد شده است. برای بدست آوردن ضرایب شدت تنش نیز انتگرال برهم کنش بکار گرفته شده است. برای حل انتگرال زمانی معادلات الاستودینامیک روش نیومارک و برای حل عددی معادله هدایت گرمایی روش کرنک- نیکلسون بکار برده شده است. کلیه مراحل حل مسئله از جمله المان بندی و حل معادلات مربوطه و استخراج نتایج با کدنویسی در نرم افزار MATLAB انجام شده است. در نهایت، در چند مثال عددی ضرایب شدت تنش دینامیکی بدست آمده از روش ارائه شده با نتایج تحلیلی و محاسباتی مقایسه شده است. همچنین، اثر زاویه ناهمسانگردی روی ضرایب شدت تنش حرارتی بررسی شده است.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Calculation of dynamic stress intensity factors in orthotropic media under thermal loading by XFEM

چکیده English

In this paper, the eXtended Finite Element Method is implemented to model the effect of the mechanical and thermal shocks on a cracked 2D orthotropic media. The uncoupled thermoelasticity equations are considered. Isoparametric four-node and eight-node rectangular elements are used to discrete governing equations. The dynamical stress intensity factors are computed by the interaction integral method. The Newmark and the Crank–Nicolson time integration schemes are used to numerical solve the spatial-discretized elastodynamic and thermal equations, respectively. A MATLAB code is developed to carry out all stages of the calculations from mesh generation to post-processing. Several elastic and thermoelastic numerical examples are implemented, to check the accuracy of the results and to investigate the effect of the orthotropic direction on the stress intensity factors.

کلیدواژه‌ها English

Extended finite element method
orthotropic materials
Stress Intensity Factors (SIFs)
Thermal loading