نوع مقاله : علمی- ترویجی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناس ارشد، گروه مکانیک، دانشـکده فنـی و مهندسـی،دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران مرکز ، تهران، ایران

2 اسـتادیار، گـروه مکانیـک، دانشکده فنی و مهندسـی، دانشـگاه آزاد اسـلامی واحد تهران مرکز. تهران، ایران

3 ، اسـتادیار، گـروه مکانیـک، دانشکده فنی و مهندسـی، دانشـگاه آزاد اسـلامی واحد تهران مرکز. تهران، ایران

چکیده

مهمترین کاربرد مواد درجه بندی شده تابعی (FGM)، در صنعت هوافضا است، این مواد در دماهای بالا مقاومت بسیار خوبی در برابر تنش‌های وارده مخصوصا تنش‌های پسماند دارند در این پژوهش، یک حل عددی برای قطاع حلقوی ساخته شده از ماده FGM، با تکیه گاه‌های ساده در لبه‌های شعاعی، تحت بار عرضی در راستای ضخامت، ارائه شده است. بدین منظور بر مبنای تئوری تغییر شکل برشی مرتبه اول و اصل حداقل انرژی پتانسیل، کل معادلات تعادل بدست آورده شده‌اند، این معادلات مستقل نیستند از این رو برای سهولت در حل، مجدد فرمول بندی شده و برای قطاع حلقوی با تکیه گاه‌های ساده در لبه‌های شعاعی و برای شرایط مرزی مختلف در لبه‌های محیطی قطاع به صورت عددی، حل شده اند. در واقع هدف اصلی این پژوهش بررسی تکینگی تنش ‌در شعاع نزدیک صفر است که محاسبات ما نشانگر آن است که این تنش در شعاع نزدیک صفر بینهایت می شود لذا شکستی اتفاق نخواهد افتاد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

A Numerical Solution of a Circular Section Made of Functionally Graded Material (FGM) under a Transverse Load, with a Simple Support on the Radial Edges

نویسندگان [English]

  • Mohammad Jelokhani Niaraki 1
  • hossein torabian 2
  • Behzad Jabbaripour 3

1 M.Sc., Student, Mechanical Engineering Dpt. Islamic Azad University Central Tehran Branches , Tehran, Iran

2 Associate Professor, Student, Mechanical Engineering Dpt. Islamic Azad University Central Tehran Branches , Tehran,Iran

3 Associate Professor, Student, Mechanical Engineering Dpt. Islamic Azad University Central Tehran Branches, Tehran,Iran

چکیده [English]

The most important application of functionally graded materials (FGM) is in the aerospace industry, these materials at high temperatures are very resistant to stresses especially residual stresses. In this study, a numerical solution for a circular branch made of FGM material with simple supports on radial edges, under transverse load along the thickness line, is presented. For this purpose, based on the first-order shear deformation theory and the principle of minimum energy, the potential of the entire equations of equilibrium is obtained. These equations are not independent. It is formulated for ease in solving, re-formulation, and for a circular sector with simple supports in radial edges and are solved numerically for the various boundary conditions in the periphery edges of the sector. In fact, this study aims to singularity of stress in a near-zero radius with calculations that indicate this stress is infinite in the near-zero radius, so failure will not occur.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Tension Analysis
  • Functionally Graded Material
  • First-order Shear Deformation Theory and Thermo-mechanical Analysis
[1]   M. Koizumi, “The Concept of FGM,” Ceramic Transactions, Functionally Gradient Materials, Vol. 34, 1993, pp. 3-10.
[2]   Y. Fukui, “Fundamental Investigation of Functionally Gradient Material Manufacturing System using Centrifugal Force,” JSME Int. J. Series111. Vol. 34, No. 1, 1991, pp. 144-148.
[3]   E. Jomehzadeh, A. R. Saidi, S. R. Atashipour, “An Analytical Approach for Stress Analysis of Functionally Graded Annular Sector Plates,” Materials and Design, 30, 2009, pp. 3679–3685.
[4]   Nosier, F. Fallah, “Non-linear Analysis of Functionally Graded Circular Plates under Asymmetric Transverse Loading,” Int. J.Non-Linear, Mech. 44, 2009, pp. 928 - 942.
[5]   A. Nosier, F. Fallah, “Reformulation of Mindlin–Reissner Governing Equations of Functionally Graded Circular Plates,” Acta Mech. 198, 2008, pp. 209–233.
[6]   T. Bui, T. Van Do, L. Ton, D. Doan, S. Tanaka, Dat Tien Pham, Thien-An Nguyen-Van, “On the High Temperature Mechanical Behaviors Analysis of Heated Functionally Graded Plates Using FEM and a New Third-order Shear Deformation Plate Theory,”  Composites Part B, Vol. 92, 2016, pp. 218-241.
[7] F. Fallah, A. Khakbaz, “On an Extended Kantorovich Method for The Mechanical Behavior of Functionally Graded Solid/Annular Sector Plates with Various Boundary Conditions,” Acta Mechanica, Vol. 228, Issue 7, 2017, pp 2655–2674.
[8] S. Moita, L. Araújo, V. Correia, “Buckling and Nonlinear Response of Functionally Graded Plates under Thermo-Mechanical Loading,” Composite Structures, Vol. 202, No.15, 2018, pp. 719-730.
[9]   A.K., Baltacıoğlu, Ö., Civalek, B., Akgöz F. and Demir, “Free Vibration Analysis of Laminated and FGM Composite Annular Sector Plates,” Curved and Layered Structures, Vol. 4, Issue 1, 2019, pp.
[10] R. Bellman, B. G. kashef, J. Casti, “A Technique for The Raid Solution of Nonlinear Partial Differebtial Equations, J. Comput. phys., Vol. 10, 1972, PP. 40-5.
[11] Shu, B.E. Richards, “Application of Generalized Differential Quadrature to Solve Twodimensional in Compressible Navier-Stoke Equation,” Int. Journal of Num. Math. Fluids, Vol. 15, 1992, pp. 791-798.
[12] X. Wang, “Differential Quadrature for Buckling Analysis of Laminated Plates,” Computers & Structures, Vol. 57, 1995, pp. 715-719.
[13] F. Fallah. A. Nosier, Thermo-Mechanical Behavior of Functionally Graded Circular Sector Plates, Acta Mech. Vol. 226, Issue 1, 2014, pp 37–54.
M. Jelokhani Niaraki, A Numerical And Analytical Solution of A Circular Section Made of Functionally Graded Material (FGM) Under A Transverse Load, With A Simple Support on The Radial Edges, (Master Thesis), Islamic Azad University of Central Tehran Branches, 2016.