تحلیل خزش اولیه کره نانو کامپوزیتی جدارضخیم، تحت بارگذاری حرارتی، مغناطیسی و مکانیکی براساس مدل ویسکوالاستیک برگر

نوع مقاله: سایر مقالات

نویسندگان

1 مدرس دانشگاه ایوانکی، ایوانکی، سمنان

2 دانشیار دانشگاه ایوانکی، ایوانکی، سمنان

چکیده

در این مقاله با استفاده از مدل برگر به بررسی تاریخچه تنش‌ها و کرنش‌های خزشی کره جدارضخیم نانوکامپوزیتی ساخته شده از پلی ایمید تقویت شده با نانو ذرات دی اکسید سیلیکون پرداخته شده است. بارگذاری کره، شامل میدان‌های یکنواخت حرارتی و مغناطیسی به‌همراه فشار هیدرواستاتیک داخلی می‌باشد. با استفاده از روابط الاستیسیته، معادله ساختاری حاکم بر مسئله به‌دست می‌آید. حل این معادله با در نظر گرفتن شرایط مرزی مکانیکی، در لحظه صفر منجر به یافتن تنش‌ها وکرنش‌های ترموالاستیک می‌گردد. این تنش‌ها در مرحله ابتدایی حل خزش مسئله مورد استفاده قرار می‌گیرند. با مشتق‌گیری زمانی از معادله حاکم بر مسئله و استفاده از مدل ساختاری برگر و ارتباط بین این مدل و روابط پرانتل-روس، معادله دیفرانسیل جدید حاکم بر مسئله در حالت خزشی حاصل می‌شود. حل این معادله با استفاده از روش عددی نرخ تنش، تاریخچه تنش‌ها وکرنش‌های خزشی را فراهم می‌نماید. نتایج این پژوهش نشان می‌دهند که بیشترین مقدار تنش مؤثر و کرنش‌های خزشی در جداره داخلی کره اتفاق می‌افتد. همچنین مرحله اول خزش که تا حدود 1000 ثانیه به طول می‌انجامد با بیشترین سرعت تغییرات تنش‌ها و کرنش‌ها همراه بوده و بعد از این مرحله تنش‌ها و کرنش‌ها وارد مرحله پایدار شده و با سرعت تقریبا یکنواختی تغییر می‌نمایند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1]  Wilson D, Stenzenberger HD, Hergenrother PM (1990) Polyimides, Blackie, Glasgow.

[2]  Volksen W, Hergenrother PM (1994) High performance polymers. Springer, Berlin.

[3] Wang ZD, Lu JJ, Lib Y, Fu SY, Jiang SQ, Zhao XX (2005) Low temperature properties of PI/SiO2 nanocomposite films. Mat Sci Eng B-Solid 123: 216-221.

[4]  Chen XG, Guo JD, Zheng B, Li YQ, Fu ShY, He GH (2007) Investigation of thermal expansion of PI/SiO2 composite films by CCD imaging technique from 120 to 200 C. Compos Sci Technol 67: 3006-3013.

[5] Law M, Payten W, Snowden K (2002) Modeling creep of pressure vessels with thermal gradients using Theta projection data. Int J Pres Ves Pip 79: 847-851.

[6]  Ghorbanpour Arani A, kolahchi R, Mosallaie Barzoki AA, Loghman A (2012) Electro-thermo-mechanical behaviors of FGPM spheres using analytical method and ANSYS software. Appl Math Model 36: 139-157.

[7] Dai HL, Jiang HJ, Yang L (2012) Time-dependent behaviors of a FGPM hollow sphere under the coupling of multi-fields. Solid State Sci 14: 587-597.

[8] Loghman A, Moradi M (2013) The analysis of time-dependent creep in FGPM thick walled sphere under electro -magneto -thermo -mechanical loadings. Mech Time-Depend Mater 17(2): 215-239.

[9] Loghman A, Azami M (2015) A novel analytical-numerical solution for nonlinear time-dependent electro-thermo-mechanical creep behavior of rotating disk made of piezoelectric polymer. Appl Math Model, Accepted 7 December 2015. DOI: 10.1016/j.apm.2015.12.008

[10] Zamani Nejad M, Davoudi Kashkoli M (2014) Time-dependent thermo-creep analysis of rotating FGM thick-walled cylindrical pressure vessels under heat flux. Int J Eng Sci 82: 222-237.

[11] Davoudi Kashkoli M, Zamani Nejad M (2014) Effect of heat flux on creep stresses of thick-walled cylindrical pressure vessels. J Appl Res Technol 12(3): 585-597.

[12] Hosseini Kordkheili SA, Livani M (2013) Thermoelastic creep analysis of a functionally graded various thickness rotating disk with temperature-dependent material properties. Int J Pres Ves Pip 111: 63-74.

 [13] وکیلی تهامی ع، زهساز م، محمد علیزاده  فرد آ (1393)    طراحی  بهینه  چندهدفه  دیسک  دوار  با  ساختار  هدفمن آلومینیوم-سیلیکون کاربیدی با خواص وابسته به دما براساس رفتار خزشی. مجله مهندسی مکانیک مدرس 14(12):23-34.

[14] Ward IM, Sweeney J (2012) Mechanical properties of solid Polymers. Wiley, New York.

[15]  Jia Y, Peng K, Gong X, Zhang Z (2011) Creep and recovery of polypropylene/carbon nanotube composites. Int J Plasticity 27: 1239-1251.

[16] Wang ZD, Zhao XX (2008) Modeling and characterization of viscoelasticity of PI/SiO2 nanocomposite films under constant and fatigue loading. Mater Sci Eng A 486: 517-527.

[17]  Loghman A, Aleayoub SMA, Hasani Sadi M (2012) Time-dependent magnetothermoelastic creep modeling of FGM spheres using method of successive elastic solution. Appl Math Model 36(2): 836-845.

[18] Ghorbanpour Arani A, Haghparast E, Khoddami Maraghi Z, S Amir (2015) Static stress analysis of carbon nano-tube reinforced composite (CNTRC) cylinder under non-axisymmetric thermo-mechanical loads and uniform electro-magnetic fields. Composites B Eng 68: 136-145.

[19] Akbari Alashti R, Khorsand M, Tarahhomi MH (2013) Thermo-elastic analysis of a functionally graded spherical shell with piezoelectric layers by differential quadrature method. Scientia Iranica B 20: 109-119.

[20] You LH, Ou H, Zheng ZY (2007) Creep deformations and stresses in thick-walled cylindrical vessels of functionally graded materials subjected to internal pressure. Compos Struct 78: 285-291.

[21] Loghman A,Shokouhi N (2009) Creep damage evaluation of thick-walled spheres using a long-term creep constitutive model. J Mech Sci Technol 23: 2577-2582.

[22] Dolbow J, Gosez M (1996) Effect of out-of-plane properties of a polyimide film on the stress fields in microelectronic structures. Mech Mater 23: 311-321.

[23]  Saidi AR, Atashipour SR, Jomehzade E (2009) Exact elasticity solutions for thick-walled FG spherical pressure vessels with linearly and exponentially varying properties. Int J Eng (Trans A: Basics) 22(4): 405-416.