Isı üreten çok katmanlı kompozit silindir ve tüplerin termoelastik analizi

Abstract

Isıya bağımlı malzeme özelliklerine sahip içten ısı üreten çok katmanlı kompozit silindir ve tüplerin termoelastik analizi için bir sayısal hesaplama yöntemi geliştirilmiştir. Kompozit sistemin sonsuz uzunlukta ve uçlarının sabitlenmiş olduğu kabul edilmiştir. Formülasyonlarda, küçük şekil değiştirme teorisi kullanılmıştır. Kompozit yapıyı oluşturan katmanlar izotrop ve sabit ısı üretimine sahiptir. Termal ve mekanik problemler girişimsiz ve eksenel simekriktir. Termal problem kararlı ve mekanik problem düzlem gerinme problemidir. Hesaplamalı yöntem atış algoritmasına dayanmaktadır. Hem thermal hem mekanik problemler atış algoritması ile çözülmüştür. Hesaplamalı yöntem ilk olarak analitik çözümü bilinen ve fiziksel özellikleri ısıya bağlı olmayan bazı test problemleri ile doğrulanmıştır. Hesaplamalı yöntem daha sonra, fiziksel özellikleri ısıya bağlı olan kompozit silindir/tüp sistemlerinin çözümünde kullanılmıştır.

A computational method is developed for the thermoelastic analysis of internally heat generating multi-layered composite cylinders and tubes having temperature dependent physical properties. The composite assembly is considered to be infinitely long and have axially constrained ends. In the formulations, small deformation theory is used. The layers that form the composite assembly are isotropic and have uniform heat generation. The thermal and mechanical problems are uncoupled and axisymmetric. The thermal problem is steady state and the mechanical problem is a plane strain problem. The computational model is based shooting algorithm. Both the thermal and mechanical problems are solved with the use of shooting algorithm. The computational model is first verified through the use of some benchmark problems that have analytical solutions in which the physical properties are considered to be temperature independent. The computational method is then used to solve some composite cylinder/tube assemblies that have temperature dependent physical properties.