تحلیل دینامیکی اتوفریتاژ تحت بارگذاری گذرا در استوانه جدار ضخیم از مواد مدرج تابعی با در نظر گرفتن رفتار کار سختی به روش عددی

در این مقاله برای تحلیل دینامیکی پروسه اتوفریتاژ و تعیین تنش پسماند و رفتار هنگام اعمال فشار کاری، از روش عددی استفاده شده است. ابتدا معادلات دینامیکی استخراج شده سپس معادلات حاصل براساس روش تفاضل محدود به معادلات گسسته تبدیل ‌گردیده است. از معادلات دیفرانسیل حرکت، با توجه به هندسه و شرایط مرزی انتگرالگیری ‌شده، سپس با استفاده از قضیه گوس انتگرال روی سطح با انتگرال روی محیط جایگزین گردیده است. پس از آماده‌سازی معادلات گسسته، با استفاده از برنامه‌نویسی c++/c برنامه عددی به روش صریح لاگرانژی آماده شده است. پس از آن، تاثیر بارگذاری گذرا و هندسه با استفاده از انتشار امواج تنش الاستوپلاستیک در مواد مدرج تابعی در پروسه اتوفریتاژ مورد بررسی قرار گرفته است. تنش پسماند ایجاد شده در اثر اعمال فشار داخلی در سیلندرها باعث تغییر ظرفیت باربری خواهد شد. نتایج برای مواد مدرج تابعی که تغییر خواص مکانیکی این مواد به طور پیوسته و تابعی تغییر می‌کند، متفاوت خواهد بود. بی‌بعدسازی در تحلیل دینامیکی در راستای شعاع برخلاف تحلیلهای استاتیکی تابع پارامترهای دینامیکی بوده و براساس تغییر اندازه هندسی پاسخهای متفاوتی را آشکار می‌سازد.

Dynamic Analysis of Autofrettage under Transient Loading in FG ThickWalled Cylinder with Work Hardening Behavior Using Numerical Method

In the present article, a numerical procedure is developed for dynamic analysis of residual stress in the process of autofrettage under working pressure. The governing dynamical equations are discretized using finite difference method. Toward This end, differential equations are integrated and by employing divergence theorem surface integrals are converted to boundary integrals. Finally, the C/C++ numerical programming is prepared using the explicit Lagrangian formalism. The effect of transient loading and geometry is investigated in the process of autofrettage on functionally graded cylinders considering elastoplastic stress wave propagation. The residual stress resulting from internal pressure changes structural load bearing capacity of the cylinder. For functionally graded materials whose material properties change continuously, dynamical analysis yield results which are entirely different as compared with their static counterparts due to the change in wave length and acoustic impedance. In the static analysis the dimensionless forms of equations can be developed from the onset, while in the dynamic analysis the physical dimensions gain importance due to inherent properties of the stress waves.