| دانلود رایگان مقاله انگلیسی + خرید ترجمه فارسی | |
| عنوان فارسی مقاله: | کاربرد مفهوم الاستوپلاستیک حرارتی در بهینه سازی ضخامت دیواره سیلندر با دیواره ضخیم |
| عنوان انگلیسی مقاله: | Wall thickness optimization of thick-walled spherical vessel using thermo-elasto-plastic concept |
| دانلود مقاله انگلیسی: | برای دانلود رایگان مقاله انگلیسی با فرمت pdf اینجا کلیک نمائید |
| مشخصات مقاله انگلیسی (PDF) و ترجمه مقاله (Word) | |
| سال انتشار مقاله | 2005 |
| تعداد صفحات مقاله انگلیسی | 7 صفحه با فرمت pdf |
| تعداد صفحات ترجمه مقاله | 22 صفحه با فرمت ورد |
| رشته های مرتبط | مکانیک و مکانیک سیالات |
| مجله | مجله بین المللی مخازن تحت فشار و لوله کشی(International Journal of Pressure Vessels and Piping) |
| دانشگاه | دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی شریف(Department of Mechanical Engineering, Sharif University of Technology) |
| کلمات کلیدی | انتقال حرارت،الاستوپلاستیک،عروق با دیواره ضخیم،گرادیان دمایی |
| شناسه شاپا یا ISSN | ISSN 0308-0161 |
| لینک مقاله در سایت مرجع | لینک این مقاله در سایت ساینس دایرکت |
| نشریه | Elsevier |
بخشی از ترجمه:
یک مطالعه از مخازن کروی با دیواره ضخیم تحت حالت پایدار شعاعی و با استفاده از تجزیه و تحلیل الاستوپلاستیک گزارش شده است. با توجه به شعاع پلاستیک حداکثر و با استفاده از روش فریتیج خودکار حرارتی برای مکانیسم تقویت،دیواره مطلوب ضخامت مخازن با یک گرادیان درجه حرارت داده شده در سراسر مخزن بدست امده است. در نهایت در مورد بارگذاری حرارت در یک مخزن ،اثر انتقال حرارت به ضخامت مطلوب در نظر گرفته شده و یک فرمول کلی برای ضخامت مطلوب تعیین و طراحی نمودار برای چند موارد مختلف ارائه گشته است.
١-مقدمه:
به طور کلی وجود هرگونه تغییرلات دمایی در دیواره یک مخزن با دیواره ضخیم باعث تنش حرارتی می شود. اغلب تنش های حرارتی بیشتر توسط فشارهای داخلی و خارجی ایجاد می شود. از نقطه نظر اقتصادی این دیدگاه روش های الاستوپلاستیکی حرارتی برای طراحی چنین مخازنی استفاده می شود. تجزیه و تحلیل دقیق از تنش حرارتی و مخازن استوانه ای در محدوده الستیک ارائه شده است(منبع ١). در منبع ۵ رفتار کروی دیواره های ضخیم و مخازن استوانه ای در زیر تنش های حرارتی و مکانیکی در نر گرفته شده است. حل کامل توزیع تنش در یک کره با دیواره ضخیم ساخته شده از مواد کاملا الاستوپلاستیک و در یک حالت ثابت ارائه شده است و شیب درجه حرارت در منبع ۶ بدست امده است. در این مقاله همان راه حل با فشار الاستیک ناچیز مورد بررسی قرار می گیرد.
بخشی از مقاله انگلیسی:
Abstract A study of thick-walled spherical vessels under steady-state radial temperature gradients using elasto-plastic analysis is reported. By considering a maximum plastic radius and using the thermal autofrettage method for the strengthening mechanism, the optimum wall thickness of the vessel for a given temperature gradient across the vessel is obtained. Finally, in the case of thermal loading on a vessel, the effect of convective heat transfer on the optimum thickness is considered, and a general formula for the optimum thickness and design graphs for several different cases are presented. q 2004 Elsevier Ltd. All rights reserved. Keywords: Heat transfer; Elasto-plastic; Thick-walled vessels; Temperature gradient 1. Introduction In general, the existence of any temperature gradient across the wall of a thick-walled vessel induces a thermal stress. Often, thermal stresses are greater than those generated by application of either internal and/or external pressure. From an economical point of view, the thermoelasto-plastic method is used for design of such vessels. Detailed analyses of thermal stress in spherical and cylindrical vessels in the elastic range are given in [1–4]. In [5] the behaviour of thick-walled spherical and cylindrical vessels under thermal and mechanical stresses is considered. The exact solution for the stress distribution in a thick-walled sphere made of elastic-perfectly plastic material and under a steady state, radial temperature gradient is obtained in [6]. In the same paper an approximate solution with negligible elastic strain is also examined; the approximate and exact solutions yield the same results as the temperature gradient approaches infinity. The onset of yield in thick-walled spherical vessels for various combinations of temperature and pressure and various radius ratios is studied in [7]. Elasto-plastic thermal stresses in a spherical vessel under a temperature gradient across the wall thickness are studied in [8]. In all of these studies, for the thermal stress analysis, the temperature of the external surface of the vessel is held constant, at the same time, the temperature of its internal surface is increased and the resultant stresses are obtained [6–8]. In this paper, after reviewing some reported works in this field, by considering a maximum plastic radius and using the concept of thermal autofrettage for the strengthening mechanism, the analysis of thick-walled spheres with no convective heat transfer to the ambient is presented. Modeling and closed form solutions for stress distributions in the elastic part, due to combined pressure and temperature gradient, thermal loading and unloading and design curves are covered in Sections 2.1–2.5. However, in practice convective heat transfer occurs between the external surface of the vessel and the surroundings. This means that any changes in the temperature of the internal surface will change the temperature of the external surface. This change, in turn, is a function of the internal temperature, the size of the external surface, the mechanical properties of the vessel’s material, and the properties of the fluid, which is in contact with the external surface of the vessel. the effect of convective heat transfer on the minimum thickness of the vessel, and design graphs for several different cases are presented. 2. Governing stress–strain relations The following assumptions are made: (1) The loading and geometry are symmetric, i.e. r and q in spherical coordinates are principal planes and directions. (2) Body forces are negligible. (3) The vessel deformation is quasi-static, i.e. no stress waves are produced by applying a temperature gradient. (4) The temperature of the inside surface of the vessel is greater than that of the outside surface, i.e. the direction of heat flow is outward. (5) The temperature in the vessel is such that the effects of creep deformation are not considered. (6) The vessel material is elastic-perfectly plastic. (7) The yield stresses in tension and compression are the same, i.e. the Baushinger effect is neglected. (8) The effects of stress and temperature on the modulus of elasticity, yield stress, coefficient of thermal expansion and the other material properties are negligible. (9) The Tresca and von-Mises yield criteria are used. 2.1. The onset of yield under the coupled effect of a temperature Gradient and internal pressure When a thick-walled sphere is under a severe temperature gradient, elastic and plastic zones are established. At the elasto-plastic interface, a radial stress is created that has a similar effect to an internal pressure on the elastic part of the vessel. In addition, because of the difference between the temperatures of the elasto-plastic interface and the outside radius, the elastic part of the vessel is under a temperature gradient. Therefore, the elastic part of the vessel is under the coupled effects of a temperature gradient and an internal pressure. In [7] this subject is studied in detail and the conditions for the onset of yield for different combinations of temperature and pressure are examined.
| دانلود رایگان مقاله انگلیسی + خرید ترجمه فارسی | |
| عنوان فارسی مقاله: | کاربرد مفهوم الاستوپلاستیک حرارتی در بهینه سازی ضخامت دیواره سیلندر با دیواره ضخیم |
| عنوان انگلیسی مقاله: | Wall thickness optimization of thick-walled spherical vessel using thermo-elasto-plastic concept |
