تحلیل لنگ‌زنی و پایداری روتورهای غیریکنواخت ساخته شده از مواد هدفمند تحت اثر نیروی محوری و گشتاور پیچشی

چکیده مقاله

در این پژوهش تحلیل‌های لنگ‌زنی و پایداری برای یک روتور ساخته شده از مواد هدفمندتحت نیروی محوری و یک گشتاور پیچشی بررسی شده‌اند. روتور بر اساس تئوری تیر تیموشنکو و با اضافه نمودن اثر ژیروسکوپیک ناشی از دوران مدلسازی شده است؛ قطر روتور نیز به صورت متغیر و با یک تابع تغییرات کاملا دلخواه در نظر گرفته شده است. مدول الاستیک و چگالی ماده در راستای طولی روتور به صورت پیوسته از یک لبه‌ی کاملا فلزی تا یک لبه‌ی کاملا سرامیکی تغییر می‌کنند؛ نحوه‌ی این تغییرات نیز به دو صورت تابع توانی و یا تابع نمایی در نظر گرفته شده است. به منظور بیان کلی‌تر شرایط مرزی در هر تکیه‌گاه دو فنر انتقالی و دو فنر پیچشی در نظر گرفته شده‌اند که قادر به مدلسازی تمامی شرایط مرزی می‌باشند. معادلات حاکم و شرایط مرزی استخراج شده و با استفاده از روش عددی تفاضلات مربعی حل شده‌اند. پس از اثبات همگرایی تحلیل ارائه شده و تایید صحت نتایج از طریق مقایسه‌ی پاسخ‌ها با نتایج دقیق ارائه شده برای حالت خاص مساله، تاثیر پارامترهای مختلف مانند توان پروفیل، سرعت دورانی، نیروی محوری و گشتاور پیچشی بر روی فرکانس‌های پیشرو و پسرو روتور و پایداری آن بررسی شده‌اند. نتایج عددی نشان می‌دهند که افزایش توان در معادله‌ی تغییرات خواص، وجود نیروی محوری فشاری و گشتاورپیچشی منجر به کاهش تمامی فرکانس‌های پیشرو و پسرو و سرعت‌های بحرانی روتور می‌گردند و اعمال نیروی محوری کششی نیزباعث افزایش تمامی فرکانس‌های پیشرو و پسرو وسرعت‌های بحرانی روتورمی‌شود.