تحلیل آستانه تسلیم دیسک ضخامت‌متغیر دوار ساخته‌شده از مواد هدفمند در موتور توربین‌گاز هوایی

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.

Onset Yield Analysis of Rotating Variable Thickness Disk Made of Functionally Graded Materials in Engine of Aero Gas Turbine

The present study is an attempt to analyze the yield threshold in a rotating variablethickness disk made of functionally graded material (FGM) based on the Tresca yield criterion. The analysis was performed based on the small deformation theory and for the plane stress state. The modulus of elasticity, density and yield stress were assumed to be a power function of the radial coordinate. The Poisson rsquo;s ratio due to slight variations in engineering materials is assumed constant, and the equilibrium equation governing the rotating disk was solved analytically. In addition to the type of material, the disk cross section profile can affect the distribution of stress fields. The thickness of the disk crosssection varies in the radial direction by a power function. In the present analysis, various states are considered for onset yield and commencement of plastic flow. For evaluation and validation, the results of the study are compared to similar results related to specific states (homogeneous and functionally graded constantthickness disk) investigated in previous references. The results show that considering variable thickness for disk section has a significant effect on the stress level and the prediction of onset yield point.