11 / 22
Возмущение температурного поля трещиной в полимерных материалах
Инженерный журнал: наука и инновации
# 11·2017 11
Рассмотрим ситуацию на нижнем берегу трещины. Поведение
тангенциальной компоненты
x
q
вектора плотности теплового потока
показано на рис. 7,
а
штрихпунктирной линией. Поведение
нормальной компоненты
y
q
ниже линии трещины такое же, как у
верхнего берега. На рис. 7,
а
видно, что «внутри» трещины есть
отличный от нуля горизонтальный поток теплоты вдоль нижнего
берега, причем наибольшее значение потока наблюдается в вершинах
трещины. Это означает, что теплота, которая огибает вершины
трещины, «затекает» под трещину, т. е. происходит своеобразная
«тепловая дифракция» и ниже трещины отсутствует «тепловая тень».
По мере приближения к середине трещины горизонтальный тепловой
поток, идущий от вершин вдоль нижнего берега, ослабевает, т. е.
количество теплоты, переносимое перпендикулярно линии трещины,
уменьшается по мере приближения к середине трещины. Это
объясняется тем, что поток теплоты, идущий вдоль нижнего берега,
постепенно заворачивает вниз, т. е. при малейшем отступлении от
нижнего берега появляется нормальная компонента
y
q
, которая тем
больше, чем ближе к середине трещины.
В итоге картина распределения векторных линий плотности
теплового потока
q
выглядит так, как показано на рис. 8. Теплота
«течет» как бы в тепловой трубе, огибая препятствие — трещину.
Рис. 8.
Картина векторных линий
температурного поля в образце
внутренней трещиной
В неповрежденном образце без трещины температурное поле
T
(
x
,
y
)
непрерывно в каждой точке образца. Наличие трещины вызывает ска-
чок температуры «внутри» трещины вследствие непроницаемости ее