تحلیل تنش حرارتی پوسته استوانه‌ای کامپوزیتی تقویت شده با نانو‌لوله‌های کربنی

Abstract

در این مقاله، رفتار پوسته استوانه‌ای کامپوزیتی تقویت شده با نانولوله‌های کربنی تحت بار حرارتی و شرایط تکیه‌گاهی ساده، به روش تحلیلی و عددی مورد بررسی قرار گرفته است. میدان جابجایی خطی و بر اساس تئوری تغییر شکل برشی مرتبه اول فرض شده است. برای حل معادلات از روش انرژی ریتز و نرم افزار المان محدود آباکوس استفاده شده است. برای تعیین ویژگی‌ها و خواص مکانیکی ماده، تئوری اختلاط با پنج شکل مختلف توزیع نانولوله‌ها به کار رفته است. این توزیع نانولوله‌ها به شکل یکنواخت و شکل‌های V، A، X و O، با فرض توزیع یکنواخت دما و عدم وجود شار حرارتی تولیدی در پوسته در نظر گرفته‌شده است. در هر یک از این حالت‌ها، شرایط تکیه‌گاهی یکسان است، اما درجه حرارت، شرایط مرزی حرارتی و مقادیر توابع حجم نانولوله کربنی متفاوت است. نتایج اعتبارسنجی نشان می‌دهد که هر دو روش حل انرژی و المان محدود دارای تطابق خوبی با یکدیگر هستند. نتایج تفاوت رفتار هر یک از مدل‌های ماده توزیع نانولوله‌های کربنی و همچنین تاثیر افزایش درجه حرارت و افزایش تابع حجم نانولوله‌های کربنی بر روی گرادیان حرارت، مولفه‌های تنش و جابجایی نمایش داده شده است. نتایج نشان می‌دهد که افزایش تابع حجم نانولوله کربنی باعث افزایش مقادیر تنش و گرادیان حرارتی شده و از طرف دیگر باعث کاهش جابجایی شده است.