Axisymmetric thermoelastic deformation of a multilayer plate with imperfect thermal contact of its layers
Abstract
An axisymmetric stationary problem of thermoelasticity for a multilayer plate with imperfect thermal contact between its layers is solved by using the method of compliance functions along with the Hankel transform. It is assumed that the conditions of perfect mechanical contact are satisfied on their common boundaries. The Hankel transforms of displacements, stresses, and temperature at the points of the layer can be represented in the form of the linear combinations of the six auxiliary functions. The auxiliary functions are connected with the Hankel transforms of displacements, stresses, temperature and flow at the points of the upper boundary of the corresponding layer. For the problem considered six auxiliary functions can be found from the boundary conditions. Using the conditions on the common boundaries of the layers and entering a dummy layer the recurrent formulas for finding other auxiliary functions are constructed. The auxiliary functions of each layer are dependence. This dependence is represented in the matrix form using so-called compliance functions. The recurrence relations for the compliance functions of the thermoelastic multilayer plate are constructed. The algorithm for solving the сonsidered problem is formulated. The numerical calculations are made for a two-layer plate subjected to the action of the thermal loads. The influence of the coefficient of thermal resistance on the distribution of temperature at the points of the lower boundary of the upper layer and at the points of the upper boundary of the lower layer is analyzed. Also the influence of this coefficient on the distribution of normal stresses at the common boundary of layers is analyzed.
Downloads
References
/References
I.G. Velychko and I.G. Tkachenko, “Plane thermoelastic deformation of multilayer foundation”. Visnyk Dnipropetrovskogo universytetu. Seriya: mexanika, Issue 8, Vol. 1, no. 6, pp. 154-161, 2004. [in Ukrainian]
I.G. Velychko and I.G. Tkachenko, “Spatial and axisymmetric thermoelastic deformation of multilayer foundation”. Visnyk Dnipropetrovskogo universytetu. Seriya: mexanika, Issue 8, Vol. 2, no. 6/2, pp. 36-43, 2004. [in Ukrainian]
I.G. Velychko and I.G. Tkachenko, “An axisymmetrical mixed thermoelectricity problem for multilayer foundation”. Dynamic systems, Issue 26, pp. 3-12, 2009. [in Ukrainian]
N.M. Antonenko, “Plane thermoelastic deformation of a multilayer plate with elastic links between its layers”. Bulletin of V.N. Karazin Kharkiv National University, series «Mathematical modeling. Information technology. Automated control systems», vol. 39, pp. 4–13, 2018. [in Ukrainian] https://periodicals.karazin.ua/mia/article/download/11642/11043/
А.К. Privarnikov, The solution of boundary problems of the theory of elasticity for multilayer foundations. Dnepropetrovsk : DNU, 1976, 60 p. [in Russian]
N.M. Antonenko, I.H. Tkachenko, and K.S. Shupchynska, “Axisymmetric thermoelastic deformation of a multilayer foundation with imperfect thermal contact of its layers”. Mathematical methods and physicomechanical fields, Issue 63, no. 3, pp. 123-129, 2020. [in English] http://journals.iapmm.lviv.ua/ojs/index.php/MMPMF/article/view/3350
B.S. Okrepkiy and A.M. Aliluiko, “Axisymmetric temperature problem for the body system cylinder-sphere”. Eastert-European Journal of Enterprise Technologies, no. ¼ (67), pp. 10-17, 2014. [in Ukrainian] https://cyberleninka.ru/article/n/osesimetrichna-temperaturna-zadacha-dlya-sistemi-til-tsilindr-shar
A.A. Bobylov (Jr) and V.V. Loboda, “Axisymmetric Contact Problem of Thermoelasticity for a Three-Layer Elastic Cylinder with Rigid Nonuniformly Heated Core”. Mathematical methods and physicomechanical fields, Issue 56, no. 4, pp. 448-459, 2013. [in Ukrainian] http://www.iapmm.lviv.ua/journal/564_pdf/564_16a.pdf
B.V. Gera, “Mathematical modelling of nonideal conditions for thermal contact of layers through thing inclusion with heat source”. Physico-mathematical modelling and informational technologies, vol. 8, pp. 61-72, 2013. [in Ukrainian] http://www.irbis-nbuv.gov.ua/cgi-bin/irbis_nbuv/cgiirbis_64.exe?I21DBN=LINK&P21DBN=UJRN&Z21ID=&S21REF=10&S21CNR=20&S21STN=1&S21FMT=ASP_meta&C21COM=S&2_S21P03=FILA=&2_S21STR=Fmmit_2013_18_8
B.V. Gera and V.A. Dmytruk, “Obtaining and investigation of the conditions of heat transfer through inhomogeneous inclusion with heat sources”. Mathematical modeling and computing, vol. 2, no. 1, pp. 33-47, 2015. [in English] http://www.irbis-nbuv.gov.ua/cgi-bin/irbis_nbuv/cgiirbis_64.exe?I21DBN=LINK&P21DBN=UJRN&Z21ID=&S21REF=10&S21CNR=20&S21STN=1&S21FMT=ASP_meta&C21COM=S&2_S21P03=FILA=&2_S21STR=mmc_2015_2_1_6
S.M. Vereshchaka, A.V. Deineka, and V.V. Daniltsev, “Thermal stress state of multilayer fiberglass hinged support cylinder with non-ideal contact between the layers”. Visnyk of Zaporizhzhya National University. Physical and Mathematical Science, no. 3, pp. 42-50, 2015. [in Ukrainian] https://web.znu.edu.ua/herald/issues/2015/2015-fm-3.pdf
S.G. Blazhevskiy, “Modeling of the process of heat diffusion in two-layer symmetric space”. Visnyk of Kherson National Technical University, Issue 2, no. 3 (66), pp. 29-33, 2018. [in Ukrainian] http://www.irbis-nbuv.gov.ua/cgi-bin/irbis_nbuv/cgiirbis_64.exe?I21DBN=LINK&P21DBN=UJRN&Z21ID=&S21REF=10&S21CNR=20&S21STN=1&S21FMT=ASP_meta&C21COM=S&2_S21P03=FILA=&2_S21STR=Vkhdtu_2018_3(2)__6
B.Yu. Nemish, “Three-dimensional thermoelasticity problems for nonuniformly heated laminar transversally isotropic plates”. Applied Mechanics, Issue 35, no. 7, pp. 732-740, 1999. [in Russian]
Величко І. Г., Ткаченко І. Г. Плоска термопружна деформація багатошарової основи. Вісн. Дніпропетр. ун-ту. Механіка. 2004. Вип. 8, т. 1, № 6. С. 154–161.
Величко І. Г., Ткаченко І. Г. Просторова та осесиметрична термопружна деформація багатошарової основи. Вісн. Дніпропетр. ун-ту. Механіка. 2004. Вип. 8, т. 2, № 6/2. С. 36–43.
Величко І. Г., Ткаченко І. Г. Осесиметрична мішана задача термопружності для багатошарової основи. Динамические системы. 2009. Вып. 26. С. 3–12.
Антоненко Н. М. Плоска термопружна деформація багатошарової плити з пружними зв’язками між шарами. Вісник Харківського національного університету ім. В.Н. Каразіна серія «Математичне моделювання. Інформаційні технології. Автоматизовані системи управління». 2018. Вип. 39. С. 4–13. https://periodicals.karazin.ua/mia/article/download/11642/11043/
Приварников А. К. Решение граничных задач теории упругости для многослойных оснований : метод. разработка. Днепропетровск : Днепропетр. гос. ун-т, 1976. 60 с.
Antonenko N. M., Tkachenko I. H., Shupchynska K. S. Axisymmetric thermoelastic deformation of a multilayer foundation with imperfect thermal contact of its layers. Мат. методи та фіз.-мех. поля. 2020. Т. 63, № 3. С. 123–129. http://journals.iapmm.lviv.ua/ojs/index.php/MMPMF/article/view/3350
Окрепкий Б. С., Алілуйко А. М. Осесиметрична температурна задача для системи тіл циліндр-шар. Східно-Європейський журнал передових технологій. 2014. № ¼ (67). С. 10–17. https://cyberleninka.ru/article/n/osesimetrichna-temperaturna-zadacha-dlya-sistemi-til-tsilindr-shar
Бобильов (мол.) О. О., Лобода В. В. Осесиметрична контактна задача термопружності для тришарового пружного циліндра з жорстким нерівномірно нагрітим сердечником. Мат. методи та фіз.-мех. поля. 2013. 56, № 4. С. 149–157. http://www.iapmm.lviv.ua/journal/564_pdf/564_16a.pdf
Гера Б. В. Математичне моделювання умов неідеального теплового контакту шарів через тонке включення з джерелами тепла. Фіз.-мат. моделювання та інформаційні технології. 2013. Вип. 8. С. 61–72. http://www.irbis-nbuv.gov.ua/cgi-bin/irbis_nbuv/cgiirbis_64.exe?I21DBN=LINK&P21DBN=UJRN&Z21ID=&S21REF=10&S21CNR=20&S21STN=1&S21FMT=ASP_meta&C21COM=S&2_S21P03=FILA=&2_S21STR=Fmmit_2013_18_8
Gera B. V., Dmytruk V. A. Obtaining and investigation of the conditions of heat transfer through inhomogeneous inclusion with heat sources. Mathematical modeling and computing. 2015. Vol. 2, № 1. P. 33–47. http://www.irbis-nbuv.gov.ua/cgi-bin/irbis_nbuv/cgiirbis_64.exe?I21DBN=LINK&P21DBN=UJRN&Z21ID=&S21REF=10&S21CNR=20&S21STN=1&S21FMT=ASP_meta&C21COM=S&2_S21P03=FILA=&2_S21STR=mmc_2015_2_1_6
Верещака С. М., Дейнека А. В., Данільцев В. В. Термопружний напружений стан склопластикового шарнірного циліндра з урахуванням неідеального контакту між шарами. Вісник Запорізького нац. ун-ту. Фіз.-мат. науки. 2015. № 3. С. 42–50. https://web.znu.edu.ua/herald/issues/2015/2015-fm-3.pdf
Блажевський С. Г. Моделювання процесу дифузії тепла у двошаровому симетричному просторі. Вісник Херсонського нац. тех. ун-ту. 2018. Т. 2, № 3 (66). С. 29–33. http://www.irbis-nbuv.gov.ua/cgi-bin/irbis_nbuv/cgiirbis_64.exe?I21DBN=LINK&P21DBN=UJRN&Z21ID=&S21REF=10&S21CNR=20&S21STN=1&S21FMT=ASP_meta&C21COM=S&2_S21P03=FILA=&2_S21STR=Vkhdtu_2018_3(2)__6
Немиш Б. Ю. Об аналитическом решении одного класса трехмерных задач термоупругости для неравномерно нагретых слоистых трансверсально-изотропных пластин. Прикл. механика. 1999. Т. 35, № 7. С. 95–103.