بخشی از مقاله
چکیده
در این تحقیق اثر دما و میدان مغناطیسی بر روي رفتار خزشی حالت پایدار استوانهي چرخان جدار ضخیم ساخته شده از کامپوزیت آلومینیوم سیلیکون کارباید شرح داده میشود. سیلندر در یک میدان مغناطیسی و میدان توزیع دمایی قرار گرفته است و در معرض نیروي بدنی گریز از مرکز با سرعت زاویهاي ثابت میباشد. مدل ساختاري ماده با قانون نورتون شرح داده میشود که در آن پارامتر هاي خزشی کامپوزیت توابعی از اندازه ذرات، دما و درصد حجمی ذرات هستند.
نرخهاي کرنش در راستاي شعاعی، مماسی و محوري به وسیلهي معادلات پراندتل-روس به تنشهاي شعاعی، مماسی و محوري و نیز به مدل ساختاري خزشی ماده مربوط میشوند. تمام خواص مکانیکی، مغناطیسی و گرمایی بر اساس درصد حجمی سیلیکون کارباید بیان میشود که این درصد حجمی وابسته به شعاع میباشد. در انتها نتیجه گیري شد که افزایش دماي عملیاتی، به طور قابل ملاحظهاي نرخ کرنش خزشی مؤثر را افزایش میدهد. همچنین نشان داده شد که میدان مغناطیسی، تنشها و نرخ کرنش خزشی مؤثر را کاهش میدهد. در نتیجه با به کار بردن میدان مغناطیسی شاهد کاهش ترك ها و افزایش عمر کارکرد قطعات خواهیم بود. نتایج مربوط به ماکزیمم کرنش خزشی مؤثر پس از ساده سازي هندسهي پژوهش با مقالهي سینگ و گوپتا ارزیابی شد و صحت نتایج به اثبات رسید.
واژههاي کلیدي
استوانهي چرخان، خزش مگنتو-ترمو- مکانیکال1، کامپوزیت آلومینیوم سیلیکون کارباید.
مقدمه
خزش مهمترین مکانیزم آسیب در محیط دما بالا میباشد که بر روي عملکرد و ضریب اطمینان قطعات اثر میگذارد. زمانی این قطعات بارگذاري میشوند تنشهاي الاستیک در زمان صفر پدید میآیند.
به دلیل این که باز توزیع تنش تکاملی خزشی در زمان کارکرد قطعات رخ میدهد و به تنش خزشی ثابت نزدیک میشود. در سالهاي اخیر مسائل ترمومگنتوالاستیک استوانهها، کرهها و دیسکهاي چرخان توسط محققینی همچون داي و همکارانش [1] و قربان پور و همکارانش [2] مورد مطالعه قرار گرفته است. با این حال موضوع خزش ترمومگنتوالاستیک هنوز به خوبی توسعه پیدا نکرده است که تنها دو مقاله در مقالات چاپ شده با این موضوع مشابه نوشته شده است. تحلیل خزشی مگنتوترموالاستیک استوانههاي هدفمند توسط لقمان و همکارانش مورد تحقیق قرار گرفته است.[3]
تاریخچهي تنش و تغییر شکل استوانههاي هدفمند که در معرض فشار داخلی، میدان گرمایی و مغناطیسی هستند، ارائه شد. در پژوهش دیگري از لقمان و همکارانش [4] با استفاده از روش حل الاستیک متوالی مدل سازي خزش مگنتوترموالاستیک را بر روي کرههاي هدفمند در نظر گرفتند. در این مقاله روش تقریب متوالی استفاده شد تا از آن تاریخچهي تنشها و کرنشها به دست آورده شوند. هیچ مقالهاي براي رفتار خزشی مگنتوترموالاستیک استوانههاي چرخان جدار ضخیم وجود ندارد. عنوان اصلی این مقاله تأثیر دماي عملیاتی و میدان مغناطیسی را روي رفتار خزشی حالت پایاي استوانههاي چرخان جدار ضخیم ساخته شده از کامپوزیتهاي آلومینیوم سیلیکون کارباید بیان میکند.
هندسه، خواص مواد و شرایط بارگذاري استوانهي بلند جدار ضخیم ساخته شده از کامپوزیت آلومینیوم سیلیکون کارباید با شعاع داخلی a و شعاع خارجی b ، سرعت زاویهاي ω و رسانایی کامل در نظر گرفته میشود. استوانه در میدان مغناطیسی یکنواخت ج H z ,ت,تض H قرار داده شده است و تحت توزیع دماي T میباشد. تمام خواص مکانیکی، مغناطیسی و گرمایی به جز نسبت پوآسن وابسته به شعاع هستند و بر اساس درصد حجمی تقویت کننده سیلیکون کارباید بیان میشوند.
توزیع درصد حجمی ذرات سیلیکون کارباید از شعاع داخلی a تا شعاع خارجی b خطی فرض میشوند. این تغییرات در ترمی از درصد حجمی سیلیکون کارباید ، وابسته به شعاع، V r، که خود در ترمهایی از V i و Vo که به ترتیب درصد حجمی در سطح داخلی و خارجی هستند بیان میشود.
حال با استفاده از قانون مخلوطها میتوان تغییرات چگالی، مدول الاستیسیته، ضریب انبساط گرمایی و نفوذپذیري مغناطیسی در راستاي شعاع کامپوزیت را به صورت زیر بیان کرد:
μSiC به ترتیب چگالی، مدول الاستیسیته، ضریب انبساط گرمایی و ضریب نفوذپذیري مغناطیسی آلومینیوم و سیلیکون کارباید هستند.
مدل ساختاري خزشی حالت پایدار کامپوزیت آلومینیوم سیلیکون کارباید با قانون نورتون شرح داده میشود:
مشاهده میشود. از شکل - 1 - مشاهده میشود که شرایط مرزي به خوبی ارضا شدهاند و مشهود است که افزایش اندازه ذرات تنش شعاعی را کاهش میشود ولی مقدار آن واقعاً قابل ملاحظه نیست. از شکل - 2 - میتوان دریافت که مقدار ماکزیمم تنش مماسی با افزایش دماي عملیاتی کاهش پیدا میکند در حالی که مقدار مینیمم آن با افزایش دماي عملیاتی افزایش پیدا میکند. از شکل - 3 - نتیجه میشود که افزایش دماي عملیاتی به طور قابل توجهی نرخ کرنش خزشی مؤثر را افزایش میدهد.
