مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

اثر پارامتر ناهمگنی بر ضریب شدت تنش یک نوار ترک‌دار از جنس مواد تابعی ارتوتروپیک تحت تنش‌های حرارتی

نویسندگان
1 استاد دانشگاه خواجه نصیر-
2 دانشجوی کارشناسی ارشد دانشگاه خواجه نصیرالدین طوسی
چکیده
در این مقاله، اثر پارامتر ناهمگنی بر ضریب شدت تنش در مواد تابعی ارتوتروپیک در نواری ترک‌دار بررسی می‌گردد. فرض می‌شود که خواص مکانیکی و حرارتی ماده وابسته به مختصه‌ی x (موازی با سطوح ترک) و تابع نمایی از x باشد. مساله برای ترک داخلی و لبه‌ای با دو روش معادلات انتگرالی و روش المان مربعات دیفرانسیلی تعمیم یافته حل می‌شود. بارگذاری حرارتی به گونه‌ای است که توزیع دما در نوار یکنواخت می‌باشد. به علت تغییر خواص مکانیکی و حرارتی، توزیع تنش حاصل از این بارگذاری، یکنواخت نمی‌باشد. در حل مساله با روش معادلات انتگرالی، ابتدا مساله ترموالاستیسیته بدون ترک و سپس مساله ترک هم‌دما به صورت جدا حل می‌شوند. با استفاده از این دو حل، مساله اصلی حل می‌شود. برای حل مساله‌ی ترک هم‌دما، پس از انجام تبدیلی روی معادلات بنیادی حاکم بر ماده ارتوتروپ و ساده سازی آن، معادلات ناویر با روش تبدیل فوریه حل می‌گردد. روش حل عددی مساله، روش المان مربعات دیفرانسیلی تعمیم‌یافته است که به منظور بررسی صحت نتایج روش معادلات انتگرالی فقط در یک حالت خاص در قالب نمودار آورده شده‌است. همچنین تاثیر دما برضریب شدت تنش به ازای مقادیر مختلف پارامتر ناهمگنی، مورد بررسی قرار می‌گیرد .
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

The Effect of Nonhomogeneous Parameter on Stress Intensity Factor In a Cracked Layer in Functionally Graded Material under Thermal Stresses

نویسندگان English

Rahmatollah Ghajar 1
Farzin Tavakkoli 2
چکیده English

In this paper, the effect of nonhomogeneous parameter in orthotropic Functionally Graded Material(FGM) in a cracked layer is investigated. It is assumed that the mechanical and thermal properties of material are dependent on x-coordinate (collinear with crack surfaces) in exponential form. The problem is solved for internal and edge crack in two way, integral equations and generalized differential quadrature method. Thermal loading is in a way that temperature distribution in the layer is uniform. Because of variation in mechanical and thermal properties, stress distribution due to this loading is not uniform. In the solution of problem with integral equations method, first, thermo-elasticity problem with no cracks and then isothermal crack problem are separately solved. Afterward with these solutions, the main problem will be solved. In order to solve isothermal crack problem, after conversion and simplifying the equations in orthotropic material, Navier's equations will be solved with the Fourier. Numerical solution of the problem is the generalized differential quadrature element method that is being presented for verification of the results of the integral equations for a specific state in the diagram format. Also the effect of temperature on intensity factor with various values of nonhomogeneous parameter is investigated.

کلیدواژه‌ها English

Orthotropic FGMs
Stress Intensity Factor
Internal Crack
Generalized Differential Quadrature Element Method