تحليل رفتار الاستوپلاستيك و آغاز تسليم در لوله هاي استوانه اي ساخته شده از مواد هدفمند تحت بارهاي مكانيكي و حرارتي

Elasto-plastic behavior analysis and yield onset in FG cylindrical tubes under mechanical and thermal loads

در اين مقاله از مواد هدفمند در لوله هاي استوانه اي جدار نازك و ضخيم تحت فشار كه كاربرد گسترده اي در صنعت و محيط هاي دمايي بالا دارند استفاده شده است. براساس معادلات حاكم، معادله ديفرانسيل تنش ها در حالت پلاستيك به دست آمده است كه مي تواند كاربرد گسترده-اي در بررسي رفتار لوله ها در حالت الاستوپلاستيك داشته باشد. بر روي توزيع دما و روابط تنش – كرنش در اين مخازن، تحت بارگذاري فشار داخلي و اختلاف دما، بحث شده است. خصوصيات اين گونه مواد به صورت پارامترهايي با توابعي متغير نسبت به شعاع در نظر گرفته شده اند. همچنين در اين كار با تعريف عاملي به نام متغير تسليم، اثر اين پارامترها بر موقعيت شروع ناحيه ي پلاستيك و دماهاي تسليم و روند تغييرات تنش ها تحت بارگذاري هاي متفاوت در طول ضخامت لوله بررسي شده است. سپس نشان داده شده است كه با انتخاب پارامترهاي مناسب مي-توان ساختار لوله را بهينه كرد. در واقع با بررسي چهار پارامتر دماي داخلي و خارجي، فشار داخلي و عامل تنش تسليم، باهم مي توان تحليل بهتري روي لوله ي استوانه اي ساخته شده از مواد هدفمند داشت، كه اين كار در پايان مقاله نشان داده شده است.

In this paper, FGMs are used as non-uniform materials in high temperature environments, especially in industries like aircraft, aerospace vehicles, nuclear plants and engineering structures. Different industries use them in thin and thick walled cylindrical pressure vessels. Based on the governing equations, differential equation of stresses is obtained in plastic state which can be widely used in the study of vessel and pipe behavior in elasto- plastic state. This research studies the temperature distribution and stress - strain relationships in the tube 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 and the yield temperatures and stress changes under different loading in thickness of the tubes. Furthermore, it is shown that the structure of the tubes can be optimized by choosing appropriate parameters. In fact, by studying the four parameters, internal and external temperature, internal pressure and the yield stress together can be better analyzed on a functionally graded cylindrical tube, which has been shown at the end of the article