بررسی تاثیر مقدار سربار مکانیکی شمع حرارتی منفرد بر میزان نشست های آن تحت چرخه های حرارتی با استفاده از مدل سازی فیزیکی ۱g

در این پژوهش رفتار ترمومکانیکی نشست سر یک شمع حرارتی نیمه شناور تحت سه سربار مکانیکی مختلف ۶۵، ۱۱۵ و ۱۸۵ نیوتنی به وسیله مدل سازی فیزیکی در شرایط شتاب ثقل (۱g) مورد مطالعه قرار گرفته است. به طوری که شمع مدل یک لوله آلومینیومی با انتهای بسته به طول ۶۰ سانتی متر، قطر بیرونی ۲۰ میلی متر و ضخامت جداره ی ۳/۱ میلی متر بوده که داخل آن با آب پر می شد تا تبادل حرارتی مناسبی بین شمع و لوله ی فولادی U شکل تعبیه شده در داخل آن که آب با دمای کنترل شده از طریق آن در داخل شمع به گردش در می آمد و موجب اعمال بار حرارتی به شمع می شد، ایجاد کند. بارگذاری حرارتی شمع نیز شامل بیش از ۱۰چرخه حرارتی با دامنه ۶± درجه سانتیگراد بوده که هر چرخه آن به مدت ۴۸ ساعت، شامل ۲۴ ساعت فاز گرمایش و ۲۴ ساعت فاز سرمایش، به طول می انجامید. برای مدل سازی زمین نیز از خاک ماسه سیلتدار شماره ۱۰۰ فیروزکوه در حالت غیراشباع با درجه اشباع ۷۰% استفاده شده است که با تراکم نسبی ۷۰% به روش کوبش تر داخل مخرن فولادی مکعبی شکلی به ابعاد ۱۰۰×۱۰۰×۸۰ سانتی متر مهیا گردیده است. چرخه های حرارتی شمع نیز بعد از اعمال سربار مکانیکی به آن، با فاز گرمایش شروع می شدند که در طی آن شمع دچار نشست های ماندگار مختلفی در اثر سربارهای مکانیکی مختلف می شد؛ به این گونه دانسته شد که هرچه میزان سربار بزرگ تر باشد، نشست های ماندگار مشاهده شده نیز بزرگ تر خواهند بود. همچنین در سربار مکانیکی ثابت نیز، افزایش نشست سر شمع در مقابل تعداد چرخه های حرارتی اعمال شده به آن، یک روند صعودی مجانب دار را نشان داد. لذا نتیجه گرفته شد که هرچه مقدار سربار بزرگتر باشد، نشست سر شمع نیز طی چرخه های حرارتی بیشتری به حد نهایی خود مجانب خواهد شد. لذا به دلیل نشست های بزرگتر و طولانی مدت در شمع هایی که دارای سربار مکانیکی بزرگتری هستند؛ میبایست احتیاط بیشتری در طراحی و بهره برداری از آن ها به عنوان شمع حرارتی صورت گیرد.

Keywords:

شمع حرارتی , مدل سازی فیزیکی , نشست , خاک غیراشباع , ماسه سیلت دار فیروزکوه