بهینه سازی وزن دیسکهای دوار مدرج تابعی با ضخامت متغیر تحت بارگذاری های مکانیکی-حرارتی به کمک روش کاروش-کون-تاکر

دیسکهای دوارمعمولا0 در دمای بسیار بالایی کار میکنند و با سرعت زاویهای بسیار زیادی میچرخند. لذا کم کردن وزن دیسک در این دستگاه ها مزایای زیادی دارد و علاوه بر کاهش وزن خالص دستگاه، صرفه جویی اقتصادی را نیز در پی خواهد داشت. به علاوه در طی فرآیند بهینه سازی وزن دیسک، برای رسیدن به توزیع مناسب تنشها، میتوان دیسک را غیر همگن و ماده تشکیل دهنده آن را مدرج تابعی در نظر گرفت. در این مقاله دیسکهای دوار برای داشتن مینیمم وزن در کنار حداکثر تنش معادل مجاز برای دوری از تغییرشکلهای پلاستیک با اعمال شرایط بهینه سازی کاروش-کون-تاکر به کمک معادلات لاگرانژ بهینه سازی میشوند. در این دیسک دوار تمامی خواص هندسی و مکانیکی در راستای شعاعی دیسک تغییر میکنند. رفتار الاستیک-سخت شونده خطی برای ماده مدرج تابعی دیسک در نظر گرفته میشود و دیسک تحت بارگذاریهای مکانیکی-حرارتی قرار دارد. معیار تنش فون میزز به عنوان قید نامعادلهای در بهینه سازی وزن دیسک تعیین میگردد تا دیسک سالم مانده و دچار خرابی نشود. برای محاسبه این تنش معادل از حل معادله ناویر حاکم بر دیسک به کمک روش تحلیلی هموتوپی پرتوربیشن استفاده شده است. در نهایت پارامترهای بهینه برای محاسبه مینیمم وزن دیسک با در نظر گرفتن دو قید نامعادلهای حاکم به دست می آید. نتایج نشان دادند که میتوان وزن دیسک را برای هر کدام از این قیود به ترتیب 14.8% و 5.6% کاهش داد. به علاوه این روش بهینه سازی به دلیل داشتن شرایط لازم و کافی برای رسیدن به نقطه بهینه و عدم نیاز به محاسبات پیچیده بسیار کارآمد است.

کلیدواژه ها:

دیسک دوار ، بهینه سازی ، روش کاروش-کون-تاکر ، روش هموتوپی پرتوربیشن ، وزن