در این تحقیق، پدیده خزش دیسک دوار پلیمری با استفاده از مدل ویسکو-هایپرالاستیک ماکسول تعمیم یافته مورد بررسی قرار گرفته است. پس از استخراج معادله دیفرانسیل جزئی تعادل لاگرانژی حاکم بر مسئله، تحلیل دیسک دوار با کدنویسی در FlexPDE انجام شد. مدل سازی دیسک در ANSYS با کدنویسی در محیط APDL، نشان داد که جابجایی شعاعی و تنش ون-میزز، تطابق بسیار خوبی با نتایج FlexPDE دارند. مزایای کدنویسی FlexPDE نسبت به انسیس از جمله تحلیل یک بعدی تنش-صفحه ای محورمتقارن بجای تحلیل دوبعدی، کاهش هزینه محاسباتی، امکان تعریف ضخامت متغیر (بدون کدنویسی اضافی) و نیاز به تعداد المان های کمتر در راستای شعاعی برای رسیدن به دقت مناسب (لزوم بکارگیری 20 المان در FlexPDE در مقایسه با 100 المان در ANSYS)، می باشد.نشان داده شد با گذر زمان و افزایش سرعت زاویه ای، جابجایی شعاعی و تنش ون-میزز دیسک دوار ناشی از پدیدۀ خزش، افزایش می یابد. مشخص شد که با افزایش سرعت زاویه ای و کاهش توان در پروفیل ضخامت n_h، مقدار جابجایی و تنش ون-میزز در یک زمان مشخص، افزایش می یابد؛ اما تغییر در سرعت زاویه ای (به عنوان بار اعمالی) و تغییر در پارامتر n_h (به عنوان یک مشخصه ی هندسی)، تأثیر چندانی در زمان آرامش دیسک دوار ندارد.

مقاله حاضر به مطالعه تحلیلی آستانه تسلیم در یک دیسک ضخامت متغیر دوار ساخته شده از مواد هدفمند (FGM) براساس معیار ترسکا می پردازد. تحلیل بر پایه نظریه تغییر شکل های کوچک و برای حالت تنش صفحه ای انجام شده است. مدول الاستیسیته، چگالی و تنش تسلیم به صورت تابع های توانی از مختصه شعاعی فرض شده اند. ضریب پواسون به علت تغییرات کم در مواد مختلف ثابت در نظر گرفته شده است. همچنین معادله حاکم بر دیسک دوار به صورت تحلیلی حل شده است. علاوه بر نوع ماده، عامل دیگری که در توزیع میدآنهای تنش موثر است شکل مقطع عرضی (پروفیل) دیسک است. ضخامت مقطع عرضی دیسک، به صورت تابع توانی در جهت شعاعی تغییر می کند. در تحلیل حاضر حالت های مختلفی برای آغاز تسلیم و روند گسترش جریان پلاستیک در نظر گرفته شده است. برای ارزیابی و اعتبار سنجی، نتایج حاصل از تحقیق با نتایج مشابه مربوط به حالت های خاص (دیسک همگن و دیسک هدفمند ضخامت ثابت) که در مراجع پیشین موجود هستند، مقایسه و اعتبار نتایج نشان داده شده است. نتایج نشان می دهد در نظر گرفتن ضخامت متغیر برای مقطع دیسک، اثر قابل توجهی روی تنش ها و پیش بینی مکان شروع تسلیم دارد.

در این تحقیق تحلیل غیر خطی الکترومگنتوترمومکانیک دیسک دوار ساخته شده از ماده پیزوالکتریک پلیمری تقویت شده با نانولوله های کربنی چندجداره مورد بررسی قرارگرفته است. مدول الاستیسیته این ماده وابسته به دما و تنش جاری می باشد زیرا این ماده رفتار ویسکوالاستیک داشته و مدول الاستیسیته آن از مدول الاستیسیته ماکسول در رابطه ویسکوالاستیک برگر محاسبه می شود. دیسک تحت میدان دما و میدان مغناطیسی یکنواخت با تقارن محوری قرار داشته و تحت نیروی گریز از مرکز ناشی چرخش حول محور خود قرار دارد.از حل همزمان رابطه های تنش-کرنش در حالت تنش صفحه ای، کرنش-جابجایی، معادله تعادل، معادله شارژ الکترواستاتیک و رابطه ماکسول با توجه به تغییرات مدول الاستیسیته با تنش و دما، یک معادله دیفرانسیل غیرهمگن مرتبه دو با ضرایب متغیر حاصل می شود. با استفاده از یک روش عددی به همراه یک روش نیمه تحلیلی جهت حل این معادله دیفرانسیل، توابع تغییرات مدول الاستیسیته، جابجایی، تنش ها، کرنش ها و میدان الکتریکی محاسبه می شوند. جابجایی با اعمال اختلاف پتانسیل الکتریکی و میدان مغناطیسی کاهش می یابد و تغییر شکل دیسک با اعمال میدان الکتریکی و میدان مغناطیسی مناسب می تواند کنترل شود. به خاطر رفتار پیزوالکتریک ماده پلیمری دیسک یک توزیع میدان الکتریکی در دیسک ایجاد می شود.

در صنایع هوافضا استفاده های متعددی برای دیسک های توربین گاز، مانند استفاده در موتورهای توربوجت تعریف شده است و شرایط حاکم بر این دیسک ها موجب شده تا کم کردن وزن این عضوها مورد توجه قرار گیرد. بمنظور بدست آوردن آنالیز دیسک و رسیدن به توزیع مناسب تنش ها، باید خواص ماده را با توجه به شعاع، دما یا هر دو متغیر در نظر گرفت. در اینجا، با مدل کردن دیسک دوار، بعنوان مجموعه ای از حلقه های مختلف که هر کدام خواص ثابتی دارند، تغییرات خواص در کل دیسک را با کمی تقریب و با ایجاد تغییرات در خواص هر کدام از رینگ ها نسبت به دیگری، می توان مدل سازی کرد. پروفیل حالت بهینه با متناسب شدن ضخامت رینگ ها نسبت به هم بدست می آید و محدودیت های تنش را ارضا می کند. در این تحقیق با استفاده از الگوریتم سیمپلکس این فرآیند انجام شده است. سیمپلکس الگوریتمی نامقید است و این در حالی است که مساله دارای قید می باشد. لذا با روشی ابداعی قیدهای مساله با تابع هدف ترکیب شده است. این تجربه نشان می دهد که با استفاده از قابلیت های سیمپلکس و روش ارایه شده در این مقاله می توان بهینه سازی مسایل مقید را بدون استفاده از روشهای مقید و گردایانی و حتی ساده تر انجام داد. نتایج نهایی موید این مطلب هستند.

در صنایع هوافضا، برای دیسکهای توربین گاز، کاربردهای متعددی مانند استفاده در موتورهای توربوجت تعریف شده است. این دیسک های دوار معمولا در شرایط عادی در دمای بسیار بالایی کار می کنند و با سرعت زاویه ای بسیار زیادی می چرخند. لذا کم کردن وزن آنها در دستگاه های مرتبط با صنایع هوافضا، مزایای زیادی دارد و علاوه بر کاهش وزن خالص دستگاه، صرفه جویی اقتصادی را نیز در پی خواهد داشت. در حالت کلی دیسک دوار به علت کاربردهای فراوانی که در صنعت دارد، از دیرباز، موضوع تحقیقات و مطالعات متعددی بوده است. از میان کاربردهای دیسک دوار می توان به دیسکهای توربین و کمپرسورهای توربین های گازی اشاره کرد. دیسک توربین گاز اغلب در گرادیان های دمایی بالا و سرعتهای زاویه ای زیاد کار می کند. سرعت زاویه ای بالا باعث ایجاد نیروی گریز از مرکز بزرگ در دیسک می شود و همزمان با آن، دمای بسیار زیاد، منجر به کاهش مقاومت ماده سازنده دیسک و این باعث افزایش تغییر شکل در دیسک می شود.به منظور تحلیل دیسک و رسیدن به توزیع مناسب تنشها در آن، باید با توجه به شرایط دمایی دیسک، خواص ماده را نیز متغیر در نظر گرفت که این تغییرات ممکن است وابسته به شعاع، دما یا هر دو باشد. برای رسیدن به این هدف، دیسک غیرهمگن با ضخامت مشخصی مطالعه می شود. در اینجا، با استفاده از مدل سازی دیسک دوار به عنوان مجموعه ای از حلقه های مختلف که هر یک خواص ثابتی دارند، مساله تغییرات خواص در کل دیسک را با کمی تقریب و با وجود تغییرات در خواص هر یک از حلقه ها نسبت به دیگری، می توان مدل سازی کرد. حالت بهینه و پروفیل آن، با متناسب شدن ضخامت حلقه ها نسبت به هم به دست می آید و محدودیتهای تنش را ارضا می کند. در این تحقیق با استفاده از الگوریتم سیمپلکس این فرایند انجام شده است. الگوریتم سیمپلکس با فضای نرم افزار تحلیلی انسیس ترکیب شده و سپس به اجرا درآمده و نتایج نهایی ارایه شده است.

در این تحقیق، فرآیند استخراج مایع-مایع آروماتیک ها از روغن روانکار SAE 30 توسط فورفورال با استفاده از خواص فیزیکی (چگالی، وزن مخصوص و ضریب شکست) شبه جزء (پارافین، نفتن و آروماتیک) و پارامترهای مدل NRTL مورد مطالعه قرار گرفته است. دمای استخراج (348 و 338، 328 درجه کلوین) و نسبت حجمی حلال به خوراک (1، 4 و 7) به منظور تعیین مقادیر بهینه بررسی شدند. نتایج مدل سازی نشان داد که با افزایش نسبت حلال به خوراک و دمای استخراج، درصد وزنی فورفورال و بازده فاز باقیمانده کاهش می یابد. دقت مدل با شبیه سازی استخراج تک مرحله ای و با استفاده از نرم افزار ASPEN HYSYS سنجیده شد. توافق خوبی میان مقادیر پیش بینی شده و آزمایشگاهی بازده، میزان فورفورال، درصد ترکیبات و خواص فیزیکی فاز باقیمانده و استخراج شده حاصل شد. حداکثر خطا بین مقادیر محاسبه شده و مقادیر صنعتی ترکیبات شبه جزء کمتر از %2 است.

لطفا برای مشاهده چکیده به متن کامل (PDF) مراجعه فرمایید.

دیسک دوار در توربین آزاد موتور توربوشفت یکی از اجزای بحرانی موتور است که تحت بارهای مکانیکی و حرارتی مختلف قرار دارد. در این تحقیق، تحلیل ترموالاستیک بر روی یک دیسک دوار با ضخامت متغیر و از مواد مدرج عملکردی با استفاده از روش مربعات دیفرانسیلی تعمیم یافته انجام شده است. ابتدا با گسترش معادله دیفرانسیل جابجایی و سپس با اعمال کرنش حرارتی ناشی از گرادیان حرارتی، روابط تنش-کرنش شعاعی و محیطی در حالت الاستیک و از ترکیب این معادلات روابط تنش بر حسب کرنش به دست می آیند. در نهایت با جایگذاری روابط کرنش-جابه جایی در معادلات تنش-کرنش و جایگذاری معادله حاصله در رابطه تعادل دیسک، معادله ترمو الاستیک این دیسک بدست می آید. این معادله کلی تعادل مربوط به یک دیسک با ضخامت و خواص متغیر است که تحت بار حرارتی متقارن و گریز از مرکز قرار دارد. تغییرات در ضخامت، دما و خواص دیسک به عنوان تابعی از شعاع بررسی شده و نتایج مقایسه شده است. در این مطالعه اعتبارسنجی با روش تئوری مواد متغیر انجام شده و در انتها، تنش و کرنش و جا به جایی درحالت خواص وابسته به دما، بررسی شده است. نتایج نشان می دهند بیشترین خطا 5 درصد است و این روش می تواند در تحلیل دیسک های دوار تحت بارگذاری مکانیکی و حرارتی در موتورهای توربین موثر باشد.

در این مقاله، تحلیل تنش ترموالاستیک دیسک دوار کامپوزیتی لایه ای با استفاده از روش های تحلیلی و المان محدود (FEM) مطالعه می گردد. با بهره گیری از نظریه ورق های دایروی، معادلات حاکم بر حرکت دیسک دوار کامپوزیتی با استفاده از اصل کمینه انرژی پتانسیل استخراج شده اند. سپس، برای حل معادلات حاکم بر حرکت از روش تحلیلی دیفرانسیل مربعی تعمیم یافته (DQM) بهره گرفته شده است. همچنین، برای شبیه سازی عددی در روش المان محدود از نرم افزار ABAQUS استفاده شده است. در شبیه سازی های انجام شده برای دیسک کامپوزیتی توپر و توخالی دو حالت لایه چینی شامل الف-دیسک با لایه چینی به صورت لایه بندی یکسان در راستای طولی و چند لایه در راستای شعاعی و ب-دیسک با لایه چینی چندلایه در هر دو راستای طولی و شعاعی، در نظر گرفته شده اند. پس از بررسی همگرایی حل در دو روش DQ و المان محدود، نتایج به صورت توزیع تنش های شعاعی و محیطی ارائه شده اند. نتایج بدست آمده از هر دو روش با یکدیگر مقایسه شده اند.