دانلود مطالب در مورد تحلیل الاستوپلاستیک مخازن جدار ضخیم ساخته شده از مواد هدفمند ... |
![]() |
(۳-۱-۳)
که به راحتی از این معادله به معادله زیر میرسیم.
(۳-۱-۴)
آن را به صورت سادهتر زیر مینویسیم.
(۳-۱-۵)
ثابت است. در اینجا برای به دست آوردن نتایج دقیقتر و بهتر، ضریب رسانندگی k را به جای ثابت فرض کردن، طبق مقاله جباری و همکاران ]۱۴[ تابعی توانی از شعاع در نظر میگیریم.
(۳-۱-۶)
و پارامترهای ماده هستند که بهترتیب دارای واحد و بدون واحد میباشند.
رابطه ۳-۱-۶ را در معادله ۳-۱-۵، جایگذاری می کنیم.
(۳-۱-۷)
اکنون معادله دیفرانسیل بالا را حل میکنیم.
(۳-۱-۸)
ثابت است. سپس تغییرات دما را به صورت سادهتر زیر مینویسیم.
(۳-۱-۹)
همانطور که مشخص است برای حل کامل توزیع دما و به دست آوردن ثابتهای و نیاز به دو شرط مرزی داریم که آنها بدین صورت هستند.
(۳-۱-۱۰)
، دما در نقطهی a و ، دما در نقطهی b را نشان میدهد و بااعمال شرایط مرزی در رابطه ۳-۱-۹ میتوانیم ثابتها را به دست آوریم.
(۳-۱-۱۱)
۳-۲- حل الاستیک
اکنون پس از به دست آوردن توزیع دما وارد حل الاستیک مخزن کروی تحت فشار داخلی و اختلاف دما در درون و روی مخزن میشویم. و از آنجا که مخزن، متقارن محوری[۳۵] در نظر گرفته شده است، تنسور تنش را به صورت زیر میآوریم؛ یعنی بدون تنش برشی و فقط تنشهای شعاعی و مماسی را در نظر میگیریم؛ البته با دانستن این موضوع که به علت متقارن محوری گرفتن مخزن تنشهای مماسی و حلقوی- محیطی باهم برابرند.
(۳-۲-۱)
و به ترتیب تنشهای شعاعی و مماسی هستند.
برای محاسبات تنشی نیاز به تنشهای انحرافی داریم که تنسور تنش انحرافی در زیر آمده است.
(۳-۲-۲)
تنسور کرنشها که شامل کرنشهای شعاعی و مماسی و محیطی- حلقوی میباشد را به صورت ماتریس زیر نمایش دادهایم.
(۳-۲-۳)
میدانیم که کرنشها در حالت الاستیک از جمع کردن دو کرنش حرارتی و الاستیک به وجود میآیند.
(۳-۲-۴)
، و به ترتیب کرنشهای شعاعی، مماسی و حلقوی - محیطی میباشند که از جمع پذیری کرنشهای الاستیک و حرارتی به دست میآیند. و به ترتیب کرنش الاستیک و کرنش حرارتی شعاعی و و نیز به ترتیب کرنش الاستیک و کرنش حرارتی مماسی میباشند. متوجهایم که به علت تقارن کروی مخزن، کرنش مماسی با کرنش حلقوی- شعاعی برابر هستند.
اکنون آنها را در راستای تنسور تنش و تغییرات دما بسط میدهیم و برای این کار از قانون هوک[۳۶] استفاده میکنیم.
(۳-۲-۵)
در اینجا، و به ترتیب ضریب پواسون[۳۷] و مدول الاستیسیته[۳۸] و ، ضریب انبساط گرمایی[۳۹] میباشند. به علت کم بودن تغییرات ضریب پواسون، از تغییرات آن صرف نظر میکنیم و آن را ثابت در نظر میگیریم ولی مدول الاستیسیته و ضریب انبساط گرمایی، به صورت تابعی توانی از شعاع در نظر میگیریم ]۱۴[.
(۳-۲-۶)
که و پارامترهای ماده هستند که بهترتیب دارای واحد پاسکال و بدون واحد میباشند.
(۳-۲-۷)
و نیز پارامترهای بدون واحد ماده میباشند.
برای استفاده از روابط بالا و به دست آوردن تنش و کرنشها نیاز به معادلات پایهای داریم که شامل معادلات تعادل و سازگاری میباشد. برای یک مخزن کروی، معادله تعادل و سازگاری به ترتیب زیر میباشند.
(۳-۲-۸)
(۳-۲-۹)
از رابطه ۳-۲-۸ میتوانیم تنش مماسی را به صورت زیر بر حسب تنش شعاعی بنویسیم.
(۳-۲-۱۰)
از رابطه ۳-۲-۱۰ نسبت به شعاع مشتق میگیریم.
(۳-۲-۱۱)
رابطه های ۳-۲-۵ ، ۳-۲-۶ و ۳-۲-۷ را درون رابطه ۳-۱-۹ قرار می دهیم.
(۳-۲-۱۲)
رابطه ۳-۲-۱۲ را درون رابطه ۳-۲-۹ قرار میدهیم و مشتقات لازم را به دست میآوریم.
(۳-۲-۱۳)
از رابطه های ۳-۲-۱۰ و ۳-۲-۱۱ درون رابطه ۳-۲-۱۳ استفاده میکنیم.
(۳-۲-۱۴)
که با مرتب کردن معادله دیفرانسیل بالا به شکل زیر میرسیم.
(۳-۲-۱۵)
اکنون با سادهسازی و درآوردن آن به فرم استاندارد میتوانیم به معادله دیفرانسیل زیر برسیم.
(۳-۲-۱۶)
همانطور که مشاهده می شود به معادله دیفرانسیلی دست یافتیم که میتوان آن را به صورت تحلیلی حل کرد؛ هرچند به صورت معادله دیفرانسیل همگن نیست. طریقهی حل آن به طور کامل در بخش بعدی همین فصل آمده است.
ابتدا معادله همگن زیر را حل میکنیم.
(۳-۲-۱۷)
معادله دیفرانسیل بالا یک معادله دیفرانسیل اویلر می باشد. آن را به فرم استاندارد در میآوریم.
(۳-۲-۱۸)
فرم در حال بارگذاری ...
[چهارشنبه 1400-08-05] [ 07:09:00 ق.ظ ]
|