Fluidity Onset Analysis in FG Thick-Walled Spherical Tanks under Concurrent Pressure Loading and Heat Gradient
محورهای موضوعی : فصلنامه شبیه سازی و تحلیل تکنولوژی های نوین در مهندسی مکانیک
منصور عسگری
1
(دانشجوی کارشناسی ارشد، دانشکده مکانیک و هوا فضا، دانشگاه آزاد اسلامی واحدعلوم و تحقیقات تهران)
علی پرویزی
2
(استادیار، دانشکده مهندسی مکانیک، پردیس دانشکده‌های فنی، دانشگاه تهران)
شهریار علی کرمی
3
(دانشجوی کارشناسی ارشد، دانشکده مکانیک و هوا فضا، دانشگاه آزاد اسلامی واحدعلوم و تحقیقات تهران)
کلید واژه: Fluidity onset, FG thick-walled sphere, Concurrent loading, Pressure loading and heat gradient,
چکیده مقاله :
In this paper,fluidity onset analysis in FG thick-walled spherical tanks under concurrent pressure loading and heat gradient has been presented. Designing thick-walled spherical tanks under pressure as tanks holding fluids under heat loads with high heat gradients require new approaches. Under high internal pressure and high temperature, the tank enters the plastic stage in a part of its thickness; hence, for designing, a tank, which necessitates the onset of fluidity, is required for pressure study and heat gradient. Elasticity module, tensile yield, heat flow coefficient and heat expansion coefficient change gradually and, according to the power model, along radial direction. In order to describe the material behavior in the plastic area in the FG thick-walled spherical tank under internal pressure and heat gradient, Treska yield index has been used, and materials’ behavior has been assumed to be in elastic-plastic form.
در این مقاله، تحلیل شروع سیلان در مخازن کروی جداره ضخیم FG تحت تاثیر بارگذاری همزمان فشار داخلی و گرادیان دمایی ارائه شده است. طراحی مخازن جدارهضخیم کروی تحت‌فشار،به عنوان محفظه نگهدارنده سیالات تحت بارهای حرارتی باگرادیان‌های دمایی بالا نیازمند به راهکاری جدید است. تحت فشار داخلی زیاد و دمای بالا، مخزن در بخشی از ضخامت خود وارد محدوده پلاستیک میشود؛ لذا، برای طراحی مخزن بررسی فشار و گرادیان دمایی که موجب شروع سیلان میشود نیاز است. مدول الاستیسیته، تنش تسلیم، ضریب هدایت گرمایی و ضریب انبساط حرارتی به صورت تدریجی و طبق مدل توانی و در راستای شعاعی تغییر میکنند. برای توصیف رفتار ماده در ناحیه پلاستیک در کره جدار ضخیم FG تحت فشار داخلی و گرادیان دمایی، از معیار تسلیم ترسکا استفاده شده ورفتار مواد به صورت الاستیک- پلاستیک کامل فرض شده است.
[1] ملک زاده فرد، کرامت و نظری، علی ، تحلیل ورقها و پوستههای هدفمند تابعی، انتشارات الماس البرز، 1392، کرج.
[2] MendelsonA., Plasticity Theory and ApplicationNew York: The Macmillan Company, 1968.
[3] BoleyB.A., WeinerJ.H., International Journal of Thermal Stresses, New York, Wiley, 1960
[4] Whalley E., The Design of Pressure Vessels Subjected to Thermal Stress, Review, International Journal of Mechanical Sciences,1960,pp. 379-395.
[5] CowperJ.R., The elastopastic thick-walled sphere subjected to a radial temperature gradient, Transaction of the ASME, 1960
[6] DerringtonM.G., JohnsonW., The onset of yield in a thick spherical shell subject to internal pressure and a uniform heat flow, Applied Science Research Series A, Vol. 7, 1958,pp. 408-414.
[7]-TanigawaY., Some basic thermoplastic problems for nonhomogeneous structural Materials, Applied Mechanics Reviews, Vol. 48, 1995,pp. 377-389.
[8] ObataY., NodaN., Steady thermal stresses in a hollow circular cylinder and hollow sphere of functionally gradient material,International Journal of Thermal Stresses, Vol. 7, No. 17, 1994,pp. 471-488.
[9] TutuncuN. andOzturkM., Exact solution for stresses in functionally graded pressure vessels,Composites: Part B (Engineering), Vol. 32,2001,pp. 683-686.
[10] Rodrı´guez-CastroR.,Wetherhold R.C.,KelestemurM.H., Microstructurand mechanical behavior of functionally graded Al A359/SiCp composite,Materials Science and Engineering, A, Vol. 323, 2002, pp. 445-456.
[11] Parvizi A., Naghdabadi R., ArghavaniJ., Analysis of Al A359/SiCp Functionally Graded Cylinder Subjected to Internal Pressure and Temperature Gradient with Elastic-Plastic Deformation, International Journal of Thermal Stresses, Vol. 34, No. 10,20111054-1070.
[12] NayebiA., SadrabadiS.A., FGM Elastoplastic analysis under thermo mechanical loading, International Journal of Pressure Vessels and Piping, 2013.
