مدل سازی تحلیلی دیسک های دوار مدرج تابعی تحت بارگذاری فشاری در سطوح داخلی و خارجی به کمک روش حساب تغییرات

دیسک های دوار قطعات مکانیکی هستند که در طیف وسیعی از دستگاه ها استفاده می شوند و به همین دلیل تخمین میدان های تنش در آنها با سرعت های دورانی بالا موضوعی مهم در مهندسی است. اگر برای نصب دیسک بر روی شفت از جازنی فشاری استفاده شده باشد و یا اینکه که دیسک مورد نظر روتور یک توربین باشد که در آن پره ها که در لبه دیسک نصب شده اند با فشار گاز یا بخار در تماس هستند، در تحلیل دیسک بایستی این شرایط مرزی فشاری در شعاع داخلی و خارجی دیسک در نظر گرفته شود. در این مقاله تاثیر این فشارهای داخلی و خارجی بر روی میدان های تغییر مکان-تنش در دیسک دوار مدرج تابعی ضخامت متغیر به کمک روش حساب تغییرات مورد بررسی قرار می گیرد. از معیار تسلیم فون میزز و مدل رفتاری الاستیک-کرنش سختی خطی برای تعریف مشخصات مکانیکی دیسک دوار استفاده شده است. در ابتدا معادلات حاکم بر دیسک دوار بر اساس فرم ناویر بازنویسی شدند و بر اساس روش تحلیلی حساب تغییرات حل گردیدند. راستی آزمایی نتایج با استفاده از مدل سازی المان محدود انجام شد. نشان داده شد که نتایج هر دو روش سازگاری خوبی با هم دارند. در انتها با مطالغه پارامتریک تاثیر فشارهای داخلی و خارجی بر روی توزیع تنش معادل فون میزز مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان دادند که در فشارهای بالا در سطح خارجی، شعاع آغاز تغییر شکل های پلاستیک دیگر سطح داخلی دیسک نیست اما در فشارهای بالا در سطح داخلی هم چنان همین سطح از دیسک معرف آغاز تسلیم است.

Keywords:

دیسک دوار , مواد مدرج تابعی , بارگذاری فشاری , روش حساب تغییرات , روش المان محدود