تحليل خزشي ديسك دوار ساخته شده از مواد مدرج تابعي با پروفيل غيريكنواخت

Creep Analysis of FGM Rotating Disc with non Uniform Profiles

ديسك‌هاي دوار بخش مهم بسياري از ماشين‌آلات صنعتي مي‌باشند. در بسياري از موارد اين ديسك‌ها درشرايط سرعت‌ دوراني و دماي زياد كار مي‌كنند. به اين سبب تحليل و مطالعه خزش در ديسك‌هاي دوار، ارزشمند و ضروري است. اخيرا كاربردهاي مواد مدرج تابعي در ساخت ديسك‌هاي دوار مورد توجه محققين بسياري قرار گرفته است. اين مواد مركب پيشرفته با داشتن قابليت ‌تنوع در ساختار، امكان تركيب مناسب خواص مواد وايجاد خواص مطلوب ترمومكانيكي را فراهم مي‌آورند. علاوه بر نوع ماده، عامل ديگري كه در توزيع ميدان‌هاي تنش و در نتيجه تغييرشكل‌ها و عمر ديسك موثر است شكل مقطع عرضي (پروفيل) ديسك مي‌باشد. براي مطالعه تاثير شكل مقطع عرضي ديسك روي پاسخ‌هاي خزشي آن، سه نوع ديسك مدرج تابعي متفاوت، مركب از آلومينيوم و كاربيد سيليسيم Al SiC مورد مطالعه قرار گرفته است. با فرض توزيع خطي ذرات كاربيد سيليسيم در زمينه آلومينيوم خالص، پروفيل اين ديسك‌ها به سه صورت شامل ضخامت ثابت، كاهش ضخامت خطي و كاهش ضخامت غيرخطي در نظر گرفته شده‌اند. مسئله بصورت تحليلي فرمول‌بندي و حل شده است. توزيع تنش‌ها و نرخ‌هاي كرنش محاسبه شده‌اند. تاثير پارامتر سرعت در پاسخ خزشي ديسك‌هاي مختلف مطالعه شده است. سرعت ويژه‌اي كه در آن خزش در ديسك به ميزان چشم‌گيري كاهش مي‌يابد مشاهده شد. اين سرعت مهم سرعت حدي خزش نامگذاري شد و تاثير پروفيل ديسك روي اين سرعت حدي مطالعه و بررسي گرديد

Rotating discs are the vital part of many kinds of machineries. Usually they are operating at a relatively high angular velocity and temperature conditions. Accordingly in practice, the creep analysis is an essential necessity in the study of rotating discs. More recently the application of Functionally Graded Materials (FGMs) in the construction of rotating discs is the subject of many researches. These newly developed heterogeneous compounds enable the designer to manage the distribution of material properties and benefit their superior thermo mechanical capacities. Apart from the patterns of material distribution, the shape of a disc is another factor which controls the stress field and consequently the deformation and life expectations. To study the effects of cross sectional profile, three different Aluminum Silicon Carbide FGM discs with uniform, convergent and divergent cross section profiles are selected as the case studies. It is seen that there is a definite speed in which creep relaxation reduces considerably at the entirety of the disc. This important rotational speed is named the creep limit speed. Some case studies are represented to show the effects of disc profile upon the disc creep limit speeds.