Розрахунок термонапруженого стану багатошарових пластин неканонічної форми

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.26565/2304-6201-2021-49-07

Ключові слова:

багатошарова пластина, складна форма, джерело тепла, температура, термопружність

Анотація

Однією з актуальних задач в сучасній техніці є достовірне визначення температурних полів і напружень в елементах конструкцій. Огляд моделей і методів розв’язання задач і термопружності показав, що найбільш досліджені однорідні конструкції. Пропонується метод розв’язання задачі стаціонарної термопружності багатошарових пластин неканонічної форми в плані, який базується на прийомі занурення складної області в область канонічної форми. Задана пластина неканонічної форми з довільними граничними умовами «занурюється» в пластину канонічної форми. Найпростіший розв’язок задачі в аналітичному вигляді можна отримати, коли у якості допоміжної застосовується шарнірно оперта пластина прямокутної форми у плані з тією ж композицією шарів. Умови навантаження допоміжної конструкції збігаються з умовами навантаження вихідної конструкції. Для забезпечення виконання заданих граничних умов до допоміжної конструкції додаються додаткові компенсуючі навантаження, що розподілені вздовж контуру вихідної конструкції. Інтенсивності компенсуючих навантажень визначаються з системи інтегральних рівнянь, в основі якої лежать вихідні граничні умови. Розв’язок системи одержано шляхом розвинення шуканих функцій у тригонометричні ряди у допоміжній області і вздовж контуру вихідної конструкції та подальшого розв’язання системи лінійних алгебраїчних рівнянь відносно коефіцієнтів розвинень. Після знаходження значень компенсуючих навантажень визначаються переміщення та напруження у шарах вихідної конструкції. Деформації шарів пластин описуються у рамках теорії першого порядку, що враховує деформації поперечного зсуву в кожному шарі. Рівняння термопружної рівноваги та граничні умови одержані з варіаційного принципу. Поле температурних навантажень отримано з розв’язку нестаціонарної задачі теплопровідності багатошарової пластини. На верхній та нижній поверхнях пластини відбувається конвективний теплообмін, а бічна поверхня вважається ідеально теплоізольованою. Досліджено температурні напруження у п’ятишаровій пластині складної форми при нагріванні плівковим джерелом тепла.

Біографії авторів

  • автор Альона Меркулова, афіліація Інститут проблем машинобудування ім. А. М. Підгорного Національної академії наук України, вул. Пожарського, 2/10, м. Харків, Україна, 61046

    аспірант

  • автор Дмитро Меркулов, афіліація Інститут проблем машинобудування ім. А. М. Підгорного Національної академії наук України, вул. Пожарського, 2/10, м. Харків, Україна, 61046

    аспірант

  • автор Євгенія Місюра, афіліація Харківський національний економічний університет імені Семена Кузнеця, просп. Науки, 9а, м. Харків, Україна, 61166

    доцент

  • автор Олексій Постний, афіліація Інститут проблем машинобудування ім. А. М. Підгорного Національної академії наук України, вул. Пожарського, 2/10, м. Харків, Україна, 61046

    аспірант

Завантаження

Опубліковано

2021-03-29

Номер

Розділ

Статті

Як цитувати

Розрахунок термонапруженого стану багатошарових пластин неканонічної форми. (2021). Вісник Харківського національного університету імені В.Н. Каразіна, серія «Математичне моделювання. Інформаційні технології. Автоматизовані системи управління», 49, 76-82. https://doi.org/10.26565/2304-6201-2021-49-07