تحلیل ترک نیم بیضوی در مخازن کروی تحت فشار از جنس مواد مدرج تابعی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی مکانیک-دانشگاه قم

2 گروه مهندسی مکانیک دانشگاه قم

چکیده

از مهمترین تحلیل‌ها در طراحی سازه‌های مختلف مخصوصا مخازن تحت فشار و بررسی ایمنی آن‌ها، تحلیل مکانیک شکست میباشد. یکی از پارامترهای مهم در علم مکانیک شکست، بررسی ضریب شدت تنش ترک‌های موجود در دیواره مخزن است. در مطالعه حاضر، رفتار یک ترک نیم بیضوی در مخزن تحت فشار کروی ساخته شده از جنس مواد مدرج تابعی با استفاده از نرم افزار اجزاء محدود آباکوس مورد مطالعه قرار گرفته است. اثر پارامترهایی از قبیل هندسه ترک، دو ترک داخلی و خارجی همزمان، توزیع فشار، توزیع بار‌‌حرارتی، تغییر‌ات خواص ماده مدرج تابعی و شرایط تکیه‌گاهی بر مقدار ضریب شدت تنش بررسی شده است. برای مدل‌سازی و تحلیل ضریب شدت تنش در این نوع مخزن از توابع مختلف توانی، نمایی و خطی در قالب کد متلب و همینطور یک کد سابروتین استفاده شده است. هندسه ترک نیز از عوامل مهمی است که بر ضریب شدت تنش اثر بسزایی می‌گذارد. بطوریکه با افزایش مقدار a/c ضریب شدت تنش نیز افزایش می‌یابد. همچنین بررسی شرایط تکیه‌گاهی نشان می‌دهد که با افزایش تعداد پایه‌ها، ضریب شدت تنش نیز افزایش می‌یابد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Analysis of the semi-elliptical crack in the FGM spherical pressure vessels

نویسندگان [English]

  • Mohammad Salari 1
  • Fatemeh Ebrahimi 2
1 Department of mechanical engineering, university of Qom
2 Department of mechanical engineering, university of Qom
چکیده [English]

One of the most important analyses in the design of various structures, especially pressure vessels and their safety is the fracture mechanics. One of the important parameters in fracture mechanics is the study of the stress intensity factor of cracks in the tank wall. In the present study, the behavior of a semi-elliptical crack in a spherical pressure vessel made of functionally graded materials has been studied using Abaqus finite element software. The effects of parameters such as crack geometry, simultaneous internal and external cracks, pressure distribution, thermal load distribution, changes in the properties of the functionally graded material, and support conditions on the value of the stress intensity factor have been investigated. In order to model and analyze the stress intensity factor in this type of tank, various power, exponential and linear functions were used in the form of MATLAB code as well as a subroutine code. The results showed that with increasing pressure, the stress intensity factor increases. Crack geometry is also an important factor that has a significant effect on the stress intensity factor. So with the increase of the a/c value, the stress intensity factor also increases. Also, the examination of the support conditions shows that with the increase in the number of foundations, the stress intensity factor also increases.

کلیدواژه‌ها [English]

  • FGM
  • Stress intensity factor
  • Semi-elliptical crack
  • Spherical pressure vessels
  • Thermal analysis