نوع مقاله : مقاله پژوهشی
نویسندگان
1 دانشجوی دکترا، مهندسی هوافضا، پژوهشگاه هوافضا، وزارت علوم تحقیقات و فناوری، تهران، ایران
2 استادیار، مهندسی مکانیک، پژوهشگاه فضایی ایران، تهران - ایران
3 استاد، مهندسی هوافضا، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران - ایران
4 استادیار، مهندسی هوافضا، پژوهشگاه هوافضا، وزارت علوم تحقیقات و فناوری، تهران - ایران
چکیده
در این مقاله پایداری حرارتی پوسته های استوانه ای ساخته شده از مواد هدفمند تحت بستر الاستیک و نیروی محوری بررسی شده است. به این منظور ابتدا معادلات حاکم بر پوسته استوانه ای تحت بستر الاستیک مبتنی بر تئوری مرتبه اول برشی سندرز-کویتر با استفاده از اصل همیلتون استخراج شده اند. معادلات مشتق جزئی حاکم با استفاده از روش حل گالرکین به معادلات جبری معمولی تبدیل و بار کمانش حرارتی محاسبه می شود. خواص مواد هدفمند مطابق قانون توانی در جهت ضخامت تغییر می کند. بستر الاستیک مورد نظر از نوع دو پارامتری پسترناک بوده و شامل ترم های خطی وینکلر و برشی می شود. توزیع دما در طول ضخامت پوسته به سه صورت: تغییر دمای یکسان، توزیع خطی و غیرخطی در نظر گرفته شده است. برای حالت توزیع غیرخطی دما از دو روش حل تقریبی و دقیق استفاده شده و اثرات آنها بر دمای بحرانی پوسته بررسی شده اند. نشان داده شد که روش حل تقریبی نسبت به حل دقیق نتایج متفاوتی را حاصل می کند. دماهای بحرانی پوسته استوانه ای از جنس ماده همسانگرد تحت شرایط مرزی ساده و افزایش یکنواخت دما و توزیع خطی دما بدست آمده و با نتایج مراجع مقایسه شده اند. با تکیه بر تئوری توسعه داده شده، اثرات بستر الاستیک و نیروی محوری بر پایداری حرارتی پوسته از جنس ماده هدفمند بررسی می شوند.
کلیدواژهها
- پوسته استوانه ای از جنس مواد هدفمند
- پایداری حرارتی
- بستر الاستیک پسترناک
- نیروی محوری
- توزیع دمای مختلف
موضوعات
عنوان مقاله [English]
Thermal Stability of FGM Cylindrical Shells on Pasternak Elastic Foundation under Axial Load
نویسندگان [English]
- Abbas Hadi 1
- Saeed Shakhesi 2
- Hamid Reza Ovesy 3
- Jamshid Fazilati 4
1 Aerospace Research Institute, Ministry of Science, Research and Technology, Tehran, Iran
2 Space Transportation Research Institute, Iranian Space Research Center, Tehran, Iran
3 Aerospace Engineering Department, Amirkabir University of Technology, Tehran, Iran
4 Aerospace Research Institute, Ministry of Science, Research and Technology, Tehran, Iran
چکیده [English]
Thermal stability characteristics of functionally graded material (FGM) cylindrical shells surrounded by elastic medium under axial load are investigated in this paper. Firstly, governing equations based on the first-order shear deformation theory of Sanders-Koiter for the cylindrical shell resting on elastic foundation are derived by using Hamilton’s principle. The governing partial differential equations are converted to algebraic ones by using the Galerkin’s method and thermal buckling load is obtained. The material properties of functionally graded materials are assumed to be graded in the thickness direction according to the power law. The elastic medium is assumed as two-parameter Pasternak elastic foundation consist of Winkler and shear terms. Temperature distribution across the shell thickness is considered in three types: uniform temperature rise, linear and nonlinear temperature change. Two solution methods are used in case of nonlinear temperature distribution as approximate and exact analytical solutions and their effects on critical temperature of the shell are investigated. It is shown that approximate solution method yields different results with respect to exact analytical solution. Critical temperatures of isotropic cylindrical shell with simply supported boundary condition under uniform temperature rise and linear temperature distribution cases are obtained and compared with results in the literature. Based on the validated theory the effects of elastic foundation and axial load on thermal stability of FGM cylindrical shell are investigated.
کلیدواژهها [English]
- Functionally graded material cylindrical shells
- thermal stability
- axial load
- different temperature distribution