اثر انتقال حرارت جابه‌جایی اجباری بر ضرایب شدت تنش گذرا در ترک‌های نیم‌دایروی طولی در استوانه‌ها

Abstract

در این مقاله ترک نیم‌دایروی واقع در سطح داخلی استوانه تحت بارگذاری مکانیکی و حرارتی گذرا تحلیل شده است. برای این منظور استوانه تحت فشار داخلی و فشار خارجی قرار داده شده است و سطح داخل آن در معرض انتقال حرارت گذرا از نوع جابه‌جایی با سیال و سطح خارجی آن در دمای ثابت محیط قرار دارد. برای حل از روش اجزای محدود سه‌بعدی و المان‌های منفرد بیست گرهی در جبهة ترک استفاده شده است. نتایج ضرایب شدت تنش حرارتی گذرا در کل جبهة ترک در زمان‌های مختلف و به ازای عمق‌های نسبی مختلف ترک و اعداد بیو متنوع که معرف نوع جابه‌جایی اجباری است به‌دست آمده است. جهت صحه‌‌گذاری مدلسازی در حالات خاص بارگذاری با نتایج سایر مقالات مقایسه شده که از دقت خوبی برخوردار است. نتایج نشان می‌دهد در حالت انتقال حرارت از نوع دمای ثابت در سطح داخلی استوانه بیشترین مقادیر ضرایب شدت تنش نسبت به اعداد بیو مختلف رخ می‌دهد، لذا می‌توان گفت که انتخاب این نوع شرط مرزی حرارتی جهت تحلیل مسئله محافظه‌کارانه است. همچنین ملاحظه می‌شود که حل پایدار بیشترین ضرایب شدت تنش را در کل جبهة ترک داراست، لذا چنانچه از تحلیل پایدار به‌جای گذرا در تعیین ضرایب شدت تنش استفاده گردد، این تحلیل دارای قابلیت اطمینان بالایی از منظر واماندگی خواهد بود.