دانلود ترجمه مقاله آنالیز پایداری و کمانش غیرخطی قوس های درجه بندی عملکردی کامپوزیت تحت فشار خارجی و بارگذاری دمایی (ساینس دایرکت – الزویر 2019)

آنالیز پایداری و کمانش غیرخطی قوس های درجه بندی عملکردی کامپوزیت تحت فشار خارجی و بارگذاری دمایی

Nonlinear stability and buckling analysis of composite functionally graded arches subjected to external pressure and temperature loading

چکیده
1. مقدمه
2. فرضیات و شکل گیری معادلات تعادل
3. تعیین فشار کمانش بحرانی
4. تحلیل عددی
5. نتیجه گیری ها
منابع

چکیده
این مقاله به بررسی پایداری غیرخطی و رفتار کمانش قوس ها با مواد درجه بندی شده تابعی کامپوزیت (FGM) می پردازد که در عرض بارگذاری دما و فشار قرار دارند. با معرفی یک تابع جابجایی مجاز، انرژی پتانسیل کل به صراحت از نظریه پوسته دیواره نازک پیروی می کند. معادلات تعادل غیرخطی با تغییر تابع انرژی پتانسیل محاسبه شده اند، و فشار کمانش بحرانی به صورت تحلیلی پیش بینی شده است. تایید با استفاده از شبیه سازی عددی انجام شده است که مسیرهای تعادل پیش و پس کمانش را دنبال می کند، این امر نشان می دهد که نتایج عددی با پیش بینی های تحلیلی مطابقت خوبی دارند. مشاهده شده است که افزایش دما منجر به افزایش جابجایی به سمت بالا شده، که برای فشار کمانش مفید بوده و مدول یانگ را کاهش می دهد، که برای فشار کمانش مفید نیست. بنابراین، فشار کمانش نسبت به افزایش دما غیرخطی است. در نهایت، مجموعه ای معادلات پارامتری در درجه اول روی اثرات توان کسری حجم وافزایش دما روی توزیع کرنش حلقه، تنش، نیرو و لنگر خمشی تمرکز دارد.

2. فرضیات و شکل گیری معادلات تعادل
پارامترهای هندسی در شکل 4، با زاویه مرکزی آلفا و طول محیطی متناظر با آن برابر با L نمایش داده شده اند، که در آن ، مقطع عرضی ، و R شعاع است. یک سیستم مختصات منحجنی متعامد با محورهای y، x- و y- و z به ترتیب در جهت مماسی، محوری و شعاعی تعریف شده است. دو فرضیه به منظور تسهیل فرایند مشتق گیری اتخاذ شده اند، که (1) ابعاد مقطه عرضی بسیار کوچکتر از طول (2L) و شعاع (R) است. بنابراین، مقطه عرضی در طول تغییرشکل در صفحه باقی می ماند، و (2) خواص دو ماده تشکیل دهنده به دما بستگی داشته و تنها خواص پلاستیک در نظر گرفته شده اند. کمانش در بررسی حاضر پیش از شکست مواد رخ داده است. همانطور که در شکل 4 مشاهده می شود، جابجایی شعاعی به عنوان تعریف شده است و جابجایی مماسی برابر با است. در اینجا، که در آن زاویه ای است که از تاج شروع شده و بر خلاف جهت عقربه های ساعت حرکت کرده و برای نیمه سمت راست قوس، که برای راه حل تحلیلی در نظر گرفته شده است به این دلیل که بارگذاری و هندسه نسبت به محورعمودی که مطابق با شکل 4 از میانه دهانه عبور می کند، متقارن هستند. در ادامه نظریه پوسته دیواره نازک، مولفه های جابجایی به صورت زیر بیان شده اند:

2.4 مقایسه ها و بحث ها
نتایج تجربی با راه حل های تحلیل معادله 29 برای قوس های گیردار گیردار و معادله 33 برای قوس های سوزنی سوزنی نشان داده شده در جدول 2 مقایسه شده است. مشاهده می شود که فشار کمانش عددی توافق خوبی با راه حل های عددی داشته و حداثر تفاوت برای تمامی موارد بررسی شده با دو افزایش دما ، دو زاویه مرکزی متفاوت (آلفا) و 5 حجم بالاتر از توان کسری حجم بیشتر از 5 درصد نمی باشد، مگر برخی از موارد سوزنی سوزنی با n=5 و این امر بدان دلیل است که جابجایی حرارتی بالاتر (شکل 3(a)) منجر به توزیع غیرمتقارن تر خواص مواد در دهانه میانه قوس های سوزنی سوزنی با n=5 و می شود. چنین جابجایی منجر به فشار کمانش بحرانی بیشتر از اثرات کاهش مدول القا شده توسط افزایش دما می شود.