539.3 Моделирование эффектов связанности в задаче об импульсном нагружении термоупругих сред

Валишин А. А. (МГТУ им.Н.Э.Баумана), Карташов Э. М. (МИРЭА — Российский технологический университет/Московский технологический университет)

ТЕРМОУПРУГОСТЬ, ДИНАМИЧЕСКАЯ ЗАДАЧА, СВЯЗАННОСТЬ ПОЛЕЙ ДЕФОРМАЦИИ И ТЕМПЕРАТУРЫ, СТЕКЛО, СТАЛЬ, БЕТОН, ЖЕЛЕЗОБЕТОН, СТЕКЛОПЛАСТИКИ, ПОЛИВИНИЛАЦЕТАЛИ


doi: 10.18698/2309-3684-2019-3-318


Деформирование твердых тел под действием нестационарного, внешнего, механического, температурного или иного воздействия сопровождается обратным термодинамическим эффектом выделения добавочной теплоты вследствие внутреннего трения, т.е. изменением температурного поля. Это вызывает дополнительные деформации, что, в свою очередь, также приводит к выделению теплоты. Этот эффект взаимодействия механического и температурного полей получил название «эффект связности». Следствие этого эффекта — появление тепловых потоков, приводящих к увеличению энтропии термодинамической системы и термоупругому рассеянию энергии. Цель работы — изучить влияние взаимодействия деформационного и температурного полей для различных материалов. Для традиционных материалов, таких как металлы и стекло, термодинамический эффект взаимодействия деформационного и температурного полей незначителен и им принято пренебрегать при расчете, проектировании и эксплуатации конструкций. Для некоторых полимерных материалов семейства поливинилацеталей этот эффект оказывается существенным, его необходимо учитывать при создании на их основе композиционных материалов и при проектировании из них изделий и конструкций. Рассмотрена динамическая связанная задача термоупругости для упругого слоя из различных конструкционных, потребительских и строительных материалов при быстром приложении к теплоизолированным поверхностям нормальной сжимающей нагрузки. Показано, что для стекла и стали повышение температуры вследствие взаимодействия деформационного и температурного полей действительно крайне незначительно и составляет 0,180–0,183 К (или 0,061–0,062 %). Для полимеров, прежде всего, из класса поливинилацеталей он является существенным, и пренебрегать им уже нельзя.


Карташов Э.М. Термодинамические аспекты термоупругости с учетом конечной скорости распространения тепла. Известия АН, Энергетика, 2004, № 4, с.146–159.
Коваленко А.Д. Основы термоупругости. Киев, Наукова Думка, 1970, 308 с.
Dimitrienko Yu.I. Heat-mass-transport and thermal stresses in porous charring materials. Journal of Transport in Porous Media,1997, vol.27, № 2, рp.143–170.
Dimitrienko Yu.I. Modelling of mechanical properties of composite materials under high temperatures. Part 1. Matrix and fibres. Int. Journal of Applied Composite Materials,1997, vol.4, № 4, рр. 219–237.
Dimitrienko Yu.I. Modelling of mechanical properties of composite materials under high temperatures. Part 2. Unidirectional composites. Int. Journal of Applied Composite Materials, 1997, vol.4, № 4, рр. 239–261.
Dimitrienko Yu.I. Thermomechanical behaviour of composite materials and structures under high temperatures. Part 1. Materials. Composites. Part A: Applied Science and Manufacturing, 1997, vol.28A, рр. 453–461.
Dimitrienko Yu.I. Thermomechanical behaviour of composite materials and structures under high temperatures. Part 2. Structures. Composites. Part A: Applied Science and Manufacturing, 1997, vol.28A, рр. 463–471.
Dimitrienko Yu.I. Effect of finite deformations on heat-mass transfer in elastomer ablating materials. Int. Journal of Heat Mass Transfer, 1997, vol.40, № 3, рр. 699–709.
Dimitrienko Yu.I. Internal heat-mass-transfer and stresses in thin-walled structures of ablating materials. Int. Journal of Heat Mass Transfer, 1997, vol.40, № 7, рр. 1701–1711.
Dimitrienko Yu.I. Mechanics of porous media with phase transformations and periodical structure. Part 1. Method of asymptotic averaging. European Journal of Mechanics. A: Solids, 1998, vol.17, № 2, рр. 305–322.
Dimitrienko Yu.I. Mechanics of porous media with phase transformations and periodical structure. Part 2. Solutions of Local and Global Problems. European Journal of Mechanics. A: Solids,1998, vol.17, № 2, рр. 323–337.
Dimitrienko Yu.I. Modelling of mechanical properties of composite materials under high temperatures. Part 3. Textile composites. Int. Journal of Applied Composite Materials,1998, vol.5, № 4, рр. 257 –272.
Dimitrienko Yu.I. A structural thermomechanical model of textile composite materials at high temperatures. Composite science and technologies, 1999, vol.59, pp.1041–1053.
Dimitrienko Yu.I. Modelling of carbon — carbon composite manufacturing processes. Composites. Part A: Applied Science and Manufacturing, 1999, vol.30A, pp.82–86.
Dimitrienko Yu.I. Dynamic transport phenomena in porous polymer materials under impulse thermal effects. Journal of Transport in Porous Media, 1999, vol.35, № 2, pp.69–75.
Dimitrienko Yu.I. Thermomechanical behaviour of composites under local intense heating by irradiation. Composites. Part A: Applied Science and Manufacturing, 2000, vol.31A, pp.591–598.
Димитриенко Ю.И., Минин В.В., Корепанов А.С. Численное моделирование термонапряжений и тепломассопереноса в оболочечных композитных конструкциях при локальном лазерном нагреве. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Естественные науки, 2005, № 1, с. 102–116.
Димитриенко Ю.И., Минин В.В., Сыздыков Е.К. Моделирование термомеханических процессов в композитных оболочках при локальном нагреве излучением. Механика композиционных материалов и конструкций, 2011, № 1, т. 17,-с. 71–91.
Dimitrienko Yu.I., Minin V.V., Syzdykov E.K. Modeling of the thermomechanical processes in composite shells in local radiation heating. Composites: Mechanics, Computations, Applications, 2011, vol.2, pр. 147–169.
Димитриенко Ю.И., Минин В.В., Сыздыков Е.К. Моделирование внутреннего тепломассопереноса и термонапряжений в композитных оболочках при локальном нагреве. Математическое моделирование, 2011, т. 23, № 9, с. 14–32.
Валишин А.А., Карташов Э.М. Математическое моделирование термических напряжений в твердом теле с внутренней трещиной. Математическое моделирование и численные методы, 2018, № 3, с. 3–21.
Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Теория упругости. Москва, Наука, 1968, 215 с.
Карташов Э.М. Аналитические решения гиперболических моделей нестационарной теплопроводности. Тонкие химические технологии, 2018, т. 13, № 2, с. 81–90.
Карташов Э.М. Аналитические методы в теплопроводности твердых тел. Москва, Высшая школа, 2001, 540 с.


Валишин А.А., Карташов Э.М. Моделирование эффектов связанности в задаче об импульсном нагружении термоупругих сред. Математическое моделирование и численные методы, 2019, № 3, с. 3–18.



Скачать статью

Количество скачиваний: 476