بررسی رفتار الاستیک- پلاستیک مخازن کروی از جنس مواد تابعمند تحت بارگذاری فشار داخلی و اختلاف دما

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکترا، دانشکده مکانیک، دانشگاه تربیت مدرس

2 دانشیار، دانشکده مکانیک، دانشگاه شیراز

3 استاد،دانشکده مکانیک، دانشگاه تربیت مدرس

چکیده

با توجه به استفاده‌ی مواد هدفمند با غیر یکنواختی های فضایی، در محیط های دمایی بالا، در کار حاضر از آن ها در مخازن کروی جدار نازک و ضخیم تحت فشار که کاربرد گسترده ای در صنعت دارند؛ استفاده شده است. براساس معادلات حاکمه، معادله دیفرانسیل تنش‌ها در حالت پلاستیک به‌دست آمده است که می‌تواند کاربرد گسترده‌ای در بررسی رفتار مخازن در حالت الاستوپلاستیک داشته باشد. روی توزیع دما و روابط تنش – کرنش در این مخازن، تحت بارگذاری فشار داخلی و اختلاف دما، بحث شده است. خصوصیات این گونه مواد به صورت پارامترهایی با توابعی متغیر نسبت به شعاع در نظر گرفته شده‌اند. همچنین در این کار اثر این پارامترها بر موقعیت شروع ناحیه‌ی پلاستیک و دماهای تسلیم و روند تغییرات تنش‌ها در طول ضخامت مخزن بررسی شده است. همچنین نشان داده شده است که با انتخاب پارامترهای مناسب می‌توان ساختار مخزن را بهینه کرد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Behavior Of FGM Spherical Vessels Under Internal Pressure and Temperature Difference

نویسندگان [English]

  • Saeid Ansari Sadrabadi 1
  • Ali Nayebi 2
  • gholamhosin rahimi 3
چکیده [English]

In this paper, FGMs  are used as non-uniform materials in high temperature environments. Different industries use them in thin and thick walled spherical pressure vessels. Based on governing equations, differential equation of stresses is obtained in plastic state that can be widely used in the study of reservoirs behavior in elasto-plastic state. The study has discussed on temperature distribution and stress - strain relationships in the tanks under internal pressure and temperature difference. Properties of these materials are considered as variable parameters function of radius. In this work, effects of these parameters have been investigated on yielding, yield temperatures and stress changes in thickness of the vessels. Furthermore, it is shown that vessels structure can be optimized by choosing appropriate parameters.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Linear kinematic hardening
  • FGM
  • Prager’s model
  • Spherical vessel
  • Yield surface

مراجع

[1] Gamer. U, “The expansion of the elastic-plastic spherical shell with nonlinear hardening”, Int. J. Mech.
Sci, No. 30(6), pp. 415- 26, 1988
[2] You. L. H , Zhang. J. J , You. X. Y, “Elastic analysis of internally pressurized thick-walled spherical pressure
vessels of functionally graded materials”, Int. J.pressure vessels and piping, No. 82, pp. 347- 54, 2005.
[3] Ahmet. N, Eraslan , Akis. T, “Plane strain analytical solutions for a functionally graded elastic-plastic
pressurized tube”, Int. J. pressure vessels and piping, No. 83, pp. 635- 44, 2006.
[4] Cheung. J. B, Chen. T. S, Thirumalai. K, “Transient thermal stresses in a sphere by local heating”, Int.
ASME. J. Appl. Mech, No. 41(4), pp. 930- 4, 1974.
[5] Takeuti. Y, Tanigawa. Y, “Transient thermal stresses of a hollow sphere due to rotating heat source”. Int. J.
Thermal stresses, No. 5, pp. 283- 9, 1982.
[6] Ootao. Y, Tanigawa. Y, “Three-dimensional transient thermal stress analysis of a nonhomogeneous hollow
sphere with respect to a rotating heat source”, Jpn.Soc. Mech. Eng, No. 460, pp. 2273- 9, 1994.
[7] Tutuncu. N, Ozturk. M, “The exact solution for stresses in functionally graded pressure vessels”, Compos. Part
B. Eng, No. 32(8), pp. 683- 6, 2001.
[8] Akis. T, “Elastoplastic analysis of functionally graded spherical pressure vessels”, Int. J. comput. mater. Sci,
No. 46, pp. 545- 54, 2009.
[9] Poultangari. R, Jabbari. M, Eslami. M. R, “Functionally graded hollow spheres under non-axisymmetric
thermo-mechanical loads, Int. J. pressure vessels and piping, No. 85, pp. 295- 305, 2008.
[10] Jabbari. M, Bahtui. A, Eslami. M. R, “Axisymmetric mechanical and thermal stresses in thick short length
FGM cylinders”, Int. J. pressure vessels and piping, No. 86, pp. 296- 306, 2009.
[11] Akhtar. S. Khan, Sujian Huang, Continuum Theory of Plasticity, John Wiely & Sons, Inc 1995.
[12] Lemaitre, J. L. and Chaboche, J. L., Mécanique des matériaux solides, Dunod, Paris, 1996.
[13] Loghman. A, Aleayoub. S.M.A, Hasani Sadi. M, “Time-dependent magnetothermoelastic creep
modeling of FGM spheres using method of successive elastic solution”, Applied Mathematical Modelling, No. 36, pp. 836– 845, 2012.

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار