تحليل تنش حرارتي توزيع شده در اطراف گشودگي‌هاي غير دايروي در صفحه¬هاي چندلايه متقارن كامپوزيتي تحت شار حرارتي يكنواخت

دكتري تخصصي

يكي از مهم‌‌ترين مسائل در طرّاحي سازه‌هاي مهندسي، جلوگيري از شكست سازه در اثر تنش ايجادشده در نواحي داراي ناپيوستگي هندسي است. وجود گشودگي در صفحه¬هاي كامپوزيتي تحت جريان حرارتي باعث ايجاد تنش‌‌هاي حرارتي در اطراف گشودگي مي‌شود. نوع هندسه‌‌ي گشودگي و نحوه چيدمان لايه‌ها از پارامترهاي مهم در نحوه‌‌ي توزيع تنش مي‌باشند. در اين رساله، روش به¬كار گرفته‌شده بر پايه‌‌ي تئوري ترموالاستيسيته‌‌ي دوبعدي و بسط روش متغيّر مختلط فلورنس و گودير است. فلورنس و گودير از روش متغيّر مختلط، توزيع تنش اطراف گشودگي دايروي و بيضي‌‌شكل را در صفحه¬هاي همسانگرد به‌‌دست آوردند. با بسط اين روش براي چندلايه‌ متقارن ناهمسانگرد و استفاده از تابع نگاشت همنوا، توزيع تنش حرارتي در اطراف گشودگي‌‌هاي غير دايروي تحت شار حرارتي يكنواخت مورد بررسي قرار مي¬گيرد. در اين رساله، ميدان تنش در اطراف گشودگي در صفحه‌‌ي چندلايه‌ متقارن ناهمسانگرد نامحدود در حالت پايدار مورد بررسي قرار گرفته است. در تحليل¬هاي انجام گرفته، صفحه چندلايه‌ متقارن ناهمسانگرد در بي‌‌نهايت تحت شار حرارتي يكنواخت بوده و مرز گشودگي عايق و شرط مرزي نيومن اعمال‌ شده است. همچنين براي تعيين توزيع تنش در اطراف گشودگي از توابع پتانسيل مختلط و حلّ معادلات انتگرالي استفاده شده است. تاثير پارامترهاي موثر بر توزيع تنش حرارتي شامل هندسه گشودگي، نحوه‌ي چيدمان لايه‌ها، زاويه‌‌ي چرخش گشودگي، انحناي گوشه‌‌ي گشودگي، زاويه شار حرارتي و كشيدگي گشودگي مورد مطالعه و بررسي قرار گرفته است. از روش اجزاي محدود، براي بررسي درستي روش حل تحليلي و نتايج استفاده شده است. نتايج عددي، تطابق خوبي با نتايج حاصل از حلّ تحليلي حاضر دارد. نتايج نشان مي¬دهند كه در مقاديري از انحناي گوشه‌‌ي گشودگي مي¬توان به هندسه بهتر از دايره دست پيدا كرد. همچنين در زواياي مختلف چرخش گشودگي و شار حرارتي در چيدمان گوناگون مي¬توان به تنش حرارتي بهينه¬ دست يافت. بنابراين، با انتخاب مناسب پارامترهاي موثر مي¬توان مقدار تنش اطراف گشودگي¬هاي مختلف را به ميزان قابل توجّهي كاهش داد.

204890

دانشگاه علم و صنعت ايران

محمد جعفري

مهندسي مكانيك گرايش طراحي كاربردي

هادي خرمي شاد