طراحی بهینه‌ی چندهدفه‌ی دیسک دوار با ساختار هدفمند آلومینیوم- سیلیکون‌کاربیدی با خواص وابسته به دما بر اساس رفتار خزشی

Abstract

در این مقاله پس از بررسی رفتار خزشی دیسک دوار ساخته‌شده از ترکیب هدفمند دو ماده‌ی آلومینیوم 6061 و سیلیکون‌کاربید، توزیع مواد و پروفیل ضخامت بهینه‌ی آن تعیین شده است .با گسترش معادله‌ی انتقال حرارت، توزیع دما در دیسک به‌دست آمده سپس با درنظر گرفتن توزیع دما، با گسترش معادله‌ی جابه‌جایی، رفتار ترمومکانیکی دیسک در خزش بررسی شده است. در معادلات فوق تمامی خواص فیزیکی تابع دما و درصد حجمی مواد فرض شده‌اند. خواص معادل با دو مدل موری- تاناکا و هاشین- شتریکمن به‌دست‌آمده و با نتایج موجود در ادبیات فن مقایسه شده است. معادلات ترمومکانیکی با روش شبه‌تحلیلی حل شده و برای اعتبارسنجی با پاسخ‌های تحلیلی در حالتی خاص مقایسه شده‌اند. پس از آن، طراحی بهینه در بخش‌های تک‌هدفه و چند‌هدفه و با استفاده از الگوریتم ژنتیکی انجام گرفته است. اهداف شامل افزایش ضریب اطمینان کمینه، کاهش وزن و کاهش بازه‌ی تغییرات ضریب اطمینان بیشینه و کمینه و متغیرهای طراحی نیز شامل درصدحجمی مواد در جدار داخلی و خارجی، توان الگوی توزیع مواد و توان پروفیل ضخامت می‌باشند. نتایج نشان می‌دهند که دو روش حل تحلیلی و شبه‌تحلیلی مطابقت کاملی داشه و دیسک بهینه دارای غنای بیشتری از سیلیکون در جدار خارجی بوده و پروفیل ضخامت آن نیز به‌صورت نزولی است. نتایج پژوهش، تناقض اهداف بهینه‌سازی را نیز آشکار می‌کنند و ازاین‌رو نتایج به‌صورت جبهه‌ی پارتو ارائه شده‌اند.