Стаціонарне температурне поле, яке забезпечує відсутність термонапружень у неоднорідному прямокутному брусі

Б. М. Калиняк

Анотація


Розглянуто обернену задачу термопружності у неоднорідному довгому прямокутному брусі в умовах сталої осьової деформації і дії стаціонарного температурного поля та конвективного теплообміну із зовнішнім середовищем. Пружні і теплофізичні характеристики матеріалу бруса у поперечному перерізі є довільними функціями координат. Знайдено вирази для розподілів температури на бічній поверхні бруса, коефіцієнтів теплообміну та густини внутрішніх теплових джерел, які забезпечують відсутність термонапружень у брусі. Також визначено аналітичні залежності коефіцієнтів теплопровідності та лінійного теплового розширення від координат, які забезпечують відсутність напружень у брусі без внутрішніх джерел тепла.

Ключові слова


термопружність, обернена задача, неоднорідні матеріали, композити, відсутність термонапружень, температурне поле

Посилання


Амензаде Ю. А. Теория упругости. – Москва: Высш. шк., 1976. – 272 с.

Калиняк Б. М. Забезпечення нульових радіальних напружень у довгому порожнистому циліндрі неоднорідністю матеріалу // Фіз.-хім. механіка матеріалів. – 2016. – 52, № 2. – C. 104–110. Те саме: Kalynyak B. M. Guaranteeing the absence of radial stresses in a long hollow cylinder by the inhomogeneity of material // Mater. Sci. – 2016. – 52, No. 2. – P. 261–268. – https://doi.org/10.1007/s11003-016-9953-x.

Калиняк Б. М. Забезпечення нульових радіальних напружень у неоднорідному довгому порожнистому циліндрі стаціонарним температурним полем // Фіз.-хім. механіка матеріалів. – 2016. – 52, № 1. – С. 91–97. Те саме: Kalynyak B. M. Attainment of zero radial stresses in inhomogeneous long hollow cylinders by stationary temperature fields // Mater. Sci. – 2016. – 52, No. 1. – P. 99–107. – https://doi.org/10.1007/s11003-016-9931-3.

Кушнір Р. М., Попович В. С., Ясінський А. В. Оптимізація та ідентифікація в термомеханіці неоднорідних тіл. – Львів: Сполом, 2011. – 256 с. – Моделювання та оптимізація в термомеханіці електропровідних неоднорідних тіл / Під заг. ред. Я. Й. Бурака, Р. М. Кушніра: В 5 т. – Т. 5.

Мелан Э., Паркус Г. Термоупругие напряжения, вызываемые стационарными температурными полями. – Москва: Физматгиз, 1958. – 167 c. Те саме: Melan H., Parkus H. Wärmespannungen infolge stationärer Temperaturfelder. – Wien: Springer-Verlag, 1953. – 114 S.

Підстригач Я. С. Вибрані праці. – Київ: Наук. думка, 1995. – 460 с.

Birman V., Byrd L. W. Modeling and analysis of functionally graded materials and structures // Appl. Mech. Rev. – 2007. – 60, No. 5. – P. 195–216. – https://doi.org/10.1115/1.2777164.

Ding S., Wu C.-P. Optimization of material composition to minimize the thermal stresses induced in FGM plates with temperature-dependent material properties // Int. J. Mech. Mater. Des. – 2018. – 14, No. 4. – P. 527–549. – https://doi.org/10.1007/s10999-017-9388-z.

Handbook of environmental degradation of materials / Myer Kutz (ed.). – Norwich: William Andrew, 2005. – 614 p.

Mahamood R. M., Akinlabi E. T. Functionally graded materials. – Cham: Springer, 2017. – 118 p. – Topics in mining, metallurgy and materials engineering / C. P. Bergmann (ed.).

Mahmoud Nemat-Alla. Reduction of thermal stresses by composition optimization of two-dimensional functionally graded materials // Acta Mech. – 2009. – 208, No. 3–4. – P. 147–161. – https://doi.org/10.1007/s00707-008-0136-1.

Naebe M., Shirvanimoghaddam K. Functionally graded materials: A review of fabrication and properties // Appl. Materials Today. – 2016. – 5. – P. 223–245. – https://doi.org/10.1016/j.apmt.2016.10.001.

Ootao Y., Kawamura R., Tanigawa Y., Imamura R. Optimization of material composition of nonhomogeneous hollow circular cylinder for thermal stress relaxation making use of neural network // J. Therm. Stresses. – 1999. – 22, No. 1. – P. 1–22. – https://doi.org/10.1080/014957399281020.

Reddy J. N., Chin C. D. Thermomechanical analysis of functionally graded cylinders and plates. // J. Therm. Stresses. – 1998. – 21, No. 6. – P. 593–626. – https://doi.org/10.1080/01495739808956165.

Saiyathibrahim A., Mohamed Nazirudeen S. S., Dhanapal P. Processing techniques of functionally graded materials – A Review // In: Proc. Int. Conf. on Systems, Science, Control, Communication, Engineering and Technology – ICSSCCET-2015, 10–11 August 2015, Coimbatore, India / Ramachandran T., Kokula Krishna Hari K., Thiruvengadam B., Daniel James (Eds.). – Vol. 1. – P. 98–105.

Uysal M. U. Investigation of thermal and mechanical loading on functional graded material plates // Int. J. Aerospace Mech. Eng. – 2013. – 7, No. 11. – P. 2283–2289. – https://doi.org/10.5281/zenodo.1089161.

Wetherhold R. C., Seelman S., Wang J. The use of functionally graded materials to eliminate or control thermal deformation // Compos. Sci. Technol. – 1996. – 56, No. 9. – P. 1099–1104. – https://doi.org/10.1016/0266-3538(96)00075-9.

Yasinskyy A. Determination and optimization of stress state of bodies on the basis of inverse thermoelasticity problems // In: Encyclopedia of Thermal Stresses / Ed. R. B. Hetnarski. – Dordrecht etc.: Springer, 2014. – Vol. 2. – P. 916–924. – https://doi.org/10.1007/978-94-007-2739-7_607.


Посилання

  • Поки немає зовнішніх посилань.


Creative Commons License
Ця робота ліцензована Creative Commons Attribution 3.0 License.