بخشی از مقاله
چکیده
در این مقاله تنشهاي ترمومگنتوالاستیک خزشی در یک کره جدار ضخیم ساخته شده از کامپوزیت آلومینیوم تقویت شده با ذرات سیلیکون کارباید تحت فشار داخلی و میدان مغناطیسی بررسی شده است و تأثیرات توزیع درصد حجمی، اندازه ذرات، و میدان مغناطیسی بر روي رفتار خزشی در حالت پایدار مورد مطالعه قرار گرفته است. نرخ کرنش خزشی و تنشها و مدل ساختاري خزشی ماده، با استفاده از روابط پراندتل-روس به هم مربوط میشوند. مدل ساختاري ماده با قانون شرباي که در آن پارامترهاي خزشی کامپوزیت توابعی از اندازه ذرات، دما و درصد حجمی ذرات هستند، شرح داده میشود. همهي خواص مکانیکی، مغناطیسی و گرمایی بر اساس درصد حجمی ذرات سیلیکون کارباید بیان میشوند که این درصد حجمی به صورت خطی وابسته به شعاع میباشد. در پایان نتیجه گیري شد که با افزایش اندازه ذرات، نرخ کرنش خزشی مؤثر افزایش قابل ملاحظهاي مییابد و نیز نرخ کرنش خزشی مؤثر مینیمم مربوط به کامپوزیتی است که در سطح داخلی داراي %30 و در سطح خارجی داراي %10 سیلیکون کارباید میباشد. همچنین نشان داده شد که میدان مغناطیسی باعث کاهش در تنشها و نرخ کرنش خزشی مؤثر میگردد. کاهش نرخ کرنش خزشی مؤثر باعث افزایش مقاومت در برابر تغییر شکل مداوم و کاهش ترك و در نتیجه افزایش عمر کارکرد قطعات خواهد شد. براي اعتبار سنجی نتایج این پژوهش با مرجع [2] مقایسه شد و صحت نتایج به اثبات رسید.
واژههاي کلیدي
مخازن کروي، خزش ترمومگنتوالاستیک، کامپوزیت آلومینیوم سیلیکون کارباید
مقدمه
مخازن جدار ضخیم کروي به خاطر استفاده فراوان در صنایع نفت، شیمیایی، دریایی، هوا فضا، و انرژي اتمی همواره مورد توجه بودهاند و مطالعات فراوانی براي تعیین تنشها و کرنشهاي شعاعی و محیطی و مؤثر در مورد آنها صورت گرفته است. از آنجا که عمده استفاده از این مخازن در محیطهاي با درجه حرارت بسیار بالا صورت میگیرد
مطالعه پدیده خزش در آنها اهمیت پیدا میکند. از طرفی در سالهاي اخیر با ظهور مواد مدرج تابعی و علاقه طراحان و دانشمندان به استفاده از این مواد باعث شده محققان بسیاري در زمینه شناخت مواد کامپوزیت مختلف مطالعه و نتایج حاصله را به صورت مقاله ارایه دهند.
گوپتا و همکاران [1] رفتار خزشی پایدار یک دیسک دوار از آلومینیوم سیلیکون کارباید را بررسی نمودهاند. براي مدل ساختاري ماده از قانون شرباي و پارامتر هاي خزشی آن از نتایج تجربی پاندي استفاده شده است و این نتایج حاصل شده است که هرچند تنش شعاعی با تغییر اندازه و نسبت حجمی ذرات تغییر زیادي نمیکند ولی تأثیر این تغییرات بر روي تنش مماسی قابل ملاحظه است.
لقمان و همکاران [2] به تحلیل توزیع تنش خزشی براي مخازن کروي جدار ضخیم پرداختهاند. این مخازن از مواد درجه بندي شده تابعی ساخته شده و داراي فشار داخلی و دماي یکنواخت در سرتاسر جداره میباشند این نتیجه بدست آمده که در مواد با درجه ناهمگنی 2 توزیع تنش در سرتاسر جداره مخزن کروي تغییرات کمتري داردح سینق و راي [3] به محاسبهي خزش در دیسکهاي دوار ایزوتروپیک از جنس مواد کامپوزیت پرداختهاند و از سیلیکون کارباید به عنوان الیاف در ماتریس آلومینیوم استفاده کردهاند.
یو و همکارانش [4] خزش حالت پایدار در استوانه با مواد درجه بندي شده تابعی را تحت تأثیر فشار داخلی مورد بررسی قرار دادند و با جایگذاري معادله ساختاري نورتون در رابطه پراندتل-روس نرخ کرنشهاي خزشی شعاعی و مماسی را بر حسب تنشها و تنش مؤثر و ضرایب رفتاري ماده بدست آوردند.
این مقاله براي اولین بار رفتار خزشی مخازن کروي ساخته شده از کامپوزیت آلومینیوم سیلیکون کارباید را بررسی کرده و اثرات میدان مغناطیسی، نحوه پخش و اندازه ذرات سیلیکون کارباید را در کرنش خزشی و تنشهاي شعاعی، محیطی و مؤثر مورد مطالعه قرار داده است.
شرایط بارگذاري و خواص مواد
مخزن کروي جدار ضخیم با شعاع داخلی a و شعاع خارجی b در نظر گرفته میشود. این مخزن داري فشار داخلی Pi و در میدان
