جابه جایی ها و تنش ها در پوسته های استوانه ای توخالی جدارضخیم چرخان FGM تحت فشار به کمک تئوری تغییر شکل برشی مرتبه سوم

نوع مقاله: مقاله مستقل

نویسندگان

1 دانشگاه صنعتی شاهرود

2 دانشگاه صنعتی شاهرود-دانشکده مکانیک

چکیده

در این مقاله به منظور تحلیل الاستیک پوسته­های استوانه­ای تشکیل شده از مواد هدفمند (FGM)، معادلات دیفرانسیل حاکم بر استوانه­های جدارضخیم چرخان FGM تحت فشار در حالت متقارن محوری به کمک تئوری تغییر شکل برشی مرتبه سوم (TSDT) استخراج و حلّ عمومی آنها برای شرایط انتهایی دو سرگیردار ارائه شده است. سپس با انجام مطالعه­ موردی و همچنین ارائه­ یک حلّ عددی، توزیع جابه­جایی و تنش حاصل از حلّ تحلیلی به کمک تئوری تغییر شکل برشی مرتبه­ سوم با نتایج حاصل از مدل­سازی عددی مقایسه شده­اند. جنس استوانه، ماده­ ناهمگن و همسانگرد با تغییرات خواص مکانیکی شامل مدول الاستیسیته و چگالی در راستای شعاعی به صورت توانی و نسبت پواسون ثابت می­باشد. در ادامه تأثیر سرعت چرخش استوانه بر مقادیر جابه­جایی و تنش بررسی شده است. نهایتاً به منظور بررسی تأثیر افزایش مرتبه­ تئوری تغییر شکل برشی بر مقادیر جابه­جایی و تنش، مقایسه­ای بین نتایج حاصل از تئوری تغییر شکل برشی مرتبه­ اول و سوم صورت گرفته است. 

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Mirsky I, Hermann G (1958) Axially motions of thick cylindrical shells. J of Applied Mechanics-Transactions of the ASME 25: 97–102.

[2] Reddy JN, Liu CF (1985) A higher-order shear deformation theory of laminated elastic shells. International J. of Engineering Science 23: 319–330.

[3] Greenspon JE (1960) Vibration of a thick-walled cylindrical shell, comparison of the exact theory with approximate theories. J. of the Acoustical Society of America 32(5): 571–578.

[4] Fukui Y, Yamanaka N (1992) Elastic analysis for thick-walled tubes of functionally graded materials subjected to internal pressure. JSME Ser. I 35(4): 891–900.

[5] Simkins TE (1994) Amplifications of flexural waves in gun tubes. J of Sound and Vibration 172(2): 145–154.

[6] Eipakchi HR, Rahimi GH, Khadem SE (2003) Closed form solution for displacements of thick cylinders with varying thickness subjected to nonuniform internal pressure. J Structural Engineering and Mechanics 16(6): 731–748.

[7] Eipakchi HR, Khadem SE, Rahimi GH (2008) Axisymmetric stress analysis of a thick conical shell with varying thickness under nonuniform internal pressure. J Engineering Mechanics 134: 601–610.

[8] Hongjun X, Zhifei S, Taotao Z (2006) Elastic analyses of heterogeneous hollow cylinders. J of Mechanics, Research Communications 33(5): 681–691.

[9] Zhifei S, Taotao Z, Hongjun X (2007) Exact solutions of heterogeneous elastic hollow cylinders. Composite Structures 79(1): 140–147.

[10] Tutuncu N (2007) Stresses in thick-walled FGM cylinders with exponentially-varying properties. J Engineering Structures 29: 2032–2035.

[11] قناد م، رحیمی غ­.ح، اسماعیل­زاده خادم س (1389) حلّ عمومی استوانه­های جدارکلفت متقارن محوری از مواد ناهمگن FG بر مبنای تئوری الاستیسیته­ مستوی. مکانیک مدرس 10(3): 31-43.

[12] قناد م، رحیمی غ­.ح، اسماعیل­زاده خادم س (1389) حلّ عمومی استوانه­های جدارکلفت متقارن محوری از مواد ناهمگن FG بر مبنای تئوری تغییر شکل برشی. مکانیک مدرس 10(4): 15-26.

[13] Zamaninejad M, Rahimi GH, Ghannad M (2009) Set of field equations for thick shell of revolution made of functionally graded materials in curvilinear coordinate system. Mechanika 3(77): 18–26.

[14] Zamani nejad M, Rahimi GH (2009) Deformations and stresses in rotating FGM pressurized thick hollow cylinder under thermal load. Scientific Research and Essay 4(3): 131–140.

[15] Ghannad M, Nejad MZ (2010) Elastic analysis of pressurized thick hollow cylindrical shells with clamped-clamped ends. Mechanika 5(85): 11–18.

[16] Eipakchi HR (2010) Third-order shear deformation theory for stress analysis of a thick conical shell under pressure. J of Mechanics of Materials and Structures 5(1): 1–17.

 [17] قارونی ح، قناد م (1390) حلّ تحلیلی استوانه­­ چرخان FGM تحت فشار به­کمک نظریه­ تغییر شکل برشی مرتبه­ی اول. مجموعه مقالات یازدهمین کنفرانس انجمن هوافضای ایران، تهران، دانشگاه هوایی شهید ستاری.

[18] Ghannad M, Gharooni H (2012) Displacements and stresses in pressurized thick FGM cylinders with varying properties of power function based on HSDT. J of Solid Mechanics 4(3): 237–251.

[19] Ghannad M, Rahimi GH, Zamani Nejad M (2013) Elastic analysis of pressurized thick cylindrical shells with variable thickness made of functionally graded materials. Composites: Part B 45: 388–396.