انتشار امواج ترمومکانیکی در دیسک‌های حلقوی ساخته شده از مواد مدرج تابعی تحت شوک حرارتی

در این مقاله، به کمک تئوری کوپل ترموالاستیسیته تعمیم‌یافته لُرد-شولمن و با در نظر گرفتن اثرات غیرخطی حرارتی، رفتار ترموالاستیک دیسک‌های حلقوی ساخته شده از مواد مدرج تابعی تحت شوک حرارتی داخلی مورد بررسی قرار می‌گیرد. بدین منظور، ابتدا معادلات حاکم بر مساله در چارچوب دستگاه مختصات قطبی استخراج می‌شوند. لازم به ذکر است که برای استخراج معادلات حاکم، معادله انرژی در فرم اصلی غیرخطی خود در نظر گرفته خواهد شد. سپس، فرایند حل عددی مساله به کمک روش تربیع دیفرانسیلی تعمیم یافته ارائه خواهد شد. در بخش نتایج، اثرات پارامترهای مهمی نظیر اندیس ماده مدرج تابعی و بزرگی شوک حرارتی اعمالی بر انتشار موج ترمومکانیکی در دیسک مورد مطالعه قرار می‌گیرند. نتایج نشان می‌دهند که با افزایش اندیس ماده مدرج تابعی، بزرگی جابجایی و تنش‌ها در گذر زمان کاهش می‌یابند. همچنین، با ارائه نتایج برای مقادیر مختلف بزرگی شوک حرارتی معلوم گردید در مقادیر بالای شوک حرارتی انجام یک تحلیل غیرخطی حرارتی ضروری است. علاوه بر این آشکار شد که با کاهش زمان آسایش، نوسانات دما کاهش می‌یابد و با افزایش این پارامتر، دامنه تغییرات دما افزایش می‌یابد، در حالی‌که فرکانس نوسانات کاهش می‌یابد.

propagation of thermomechanical waves in annular disks made of functionally graded materials under thermal shock

in this paper, using the coupled lord-shulman generalized thermoelasticity theory and considering the nonlinear thermal effects, the thermoelastic behavior of annular disks made of functionally graded materials under internal thermal shock is investigated. to this end, the governing equations of the problem are first derived within the framework of the polar coordinates system. it should be noted that the energy equation is kept in its original nonlinear form in this derivation process. the solution procedure is then presented based on the generalized differential quadrature method. in the numerical results, the effects of important parameters such as functionally graded index and magnitude of applied thermal shock on the propagation of thermomechanical waves in the disks are studied. the results show that with increasing the functionally graded index, displacement and stress decrease as time evolves. also, with presenting results for various magnitudes of thermal shock it is shown that conducting a nonlinear thermal analysis is necessary when the thermal shock magnitude is considerable. in addition, it is revealed that the fluctuations in the temperature are reduced as the relaxation time decreases. moreover, increasing this parameter leads to temperature variations, whereas the frequency of the system decreases.