Возмущение температурного поля трещиной в полимерных материалах
Авторы: Валишин А.А.
Опубликовано в выпуске: #11(71)/2017
DOI: 10.18698/2308-6033-2017-11-1697
Раздел: Механика | Рубрика: Механика деформируемого твердого тела
Дано решение задачи о распределении температуры в образце, содержащем трещину. Выполнен подробный анализ температурного поля. Показано, что при воздействии установившегося теплового потока в образце с трещиной в окрестности трещины локально возрастает температурный градиент, что вызывает увеличение температурных напряжений. Рассчитаны температурный профиль на берегах трещины, эквидистанты температурного поля вблизи нее, относительное искажение температурного поля, вызванное трещиной, а также распределение тангенциальных и нормальных компонент вектора плотности теплового потока по ширине образца в окрестности трещины. Построена картина векторных линий температурного поля в образце с внутренней трещиной. Дан подробный анализ температурного поля в вершине трещины, где концентрируется тепловой поток, рассчитаны значения температуры в этой области. Установлена зависимость максимального искажения температурного поля от расстояния до трещины. Показано, что размеры области искажения температурного поля вблизи трещины определяются ее размерами, что на берегах трещины помимо скачка смещений возникает скачок температуры, пропорциональный мощности внешнего теплового потока и размеру трещины, что в механическом поле трещина является концентратором (локальным усилителем) напряжений, а в температурном поле, помимо этого, - концентратором теплового потока.
Литература
[1] Димитриенко Ю.И., Соколов А.П. Исследование процессов разрушения композиционных материалов на базе метода асимптотической гомогенизации. Инженерный журнал: наука и инновации, 2013, вып. 11. DOI: 10.18698/2308-6033-2012-11-427
[2] Dimitrienko Yu.I., Sborshchikov S.V., Sokolov A.P. Numerical simulation of microdestruction and strength characteristics of spatielly reinforced composites. Composites: Mechanics, Computations, Apptications. An International Journal, 2013, vol. 4, no. 4, pp. 345-364. DOI: 10.1615/CompMechComputApplIntJ.v4.i4.50
[3] Dimitrienko Yu.I., Dimitrienko I.D., Sborschikov S.V. Multiscale Hierarchical Modeling of Fiber Reinforced Composites by Asymptotic Homogenization Method. App/iedMathematica/ Sciences, 2015, vol. 9, no. 145, pp. 7211-7220.
[4] Димитриенко Ю.И., Сборщиков С.В., Соколов А.П., Гафаров Б.Р., Садовничий Д.Н. Численное и экспериментальное моделирование прочностных характеристик сферопластиков. Композиты и наноструктуры, 2013, № 3, с. 35-51.
[5] Димитриенко Ю.И., Дроголюб А.Н., Соколов А.П., Шпакова Ю.В. Метод решения задачи оптимизации структуры дисперсно-армированных композитов при ограничениях на тепловые и прочностные свойства. Наука и образование,, 2013, № 11. DOI: 10.7463/1113.0621065
[6] Лебедев М.П., Макаров В.В., Иванов А.М., Голиков Н.М. Моделирование жесткого каркаса и напряженно-деформированного состояния стали. Известия Самарского научного центра РАН, 2015, т. 17, № 2, с. 7-10.
[7] Черепанов Г.П. Механика разрушения. Москва, Ижевск, Ин-т компьютерных исследований, 2012, 872 с.
[8] Слуцкер А.И. Атомный уровень флуктуационного механизма разрушения твердых тел. Физика твердого тела, 2005, т. 47, вып. 5, с. 777.
[9] Карташов Э.М., Кудинов В.А. Аналитическая теория теплопроводности и прикладной термоупругости. Москва, URSS, 2012, 656 с.
[10] Ландау Л.Д., Лившиц Е.М. Теоретическая физика. Т. 7. Теория упругости. Москва, Физматлит, 2003, 257 с.
[11] Годовиков А.А. Кристаллохимия простых веществ. Новосибирск, Наука, 1979, 190 с.