Исследование напряженно-деформированного состояния в упругой среде при действии динамического нагрева

Авторы

Новиков А. С.

Российский фонд развития информационных технологий, Москва, Россия

e-mail: novikov@mai.ru

Аннотация

Данная работа посвящена аналитическому моделированию распределения температурных полей в составном теле в условии динамического нагрева. Решается нестационарная задача теплопроводности для слоистой пластины через вспомогательную задачу Штурма — Лиувилля и построение функции Грина. Это позволило получить точное математическое решение для расчета температур в любой точке расчетной области. Для верификации и расширения анализа использован программный комплекс ANSYS. Проведено моделирование в модулях Transient Thermal (тепловой расчет) и Static Structural (термоупругий отклик) методом конечных элементов. Получено аналитическое решение, описывающее динамику нагрева составного тела. Проведен сравнительный анализ теплопереноса.

Ключевые слова:

теплопроводность; составной стержень; функция Грина; задача Штурма—Лиувилля; термоупругость; динамический нагрев; метод конечных элементов; ANSYS

Список источников

1. Koshoridze S.I., Levin Y.K., Rabinskiy L.N., Babaytsev A.V. INVESTIGATION OF DEPOSITS IN CHANNELS OF PANELS OF A HEAT-TRANSFER AGENT. Russian Metallurgy (Metally). 2017. Т. 2017. № 13. С. 1194-120
2. Fozilov T.T., Yakovlev M.G., Babaytsev A.V. The effect of thermal treatment on weld structure of the vzh178p alloy after rotational friction welding. Journal of Machinery Manufacture and Reliability. 2023. Т. 52. № 3. С. 236-240. 
3. Mamunya, Y. P.; Davydenko, V. V.; Pissis, P.; Lebedev, E. V. Eur. Polym. J. 2002, 38, 1887−1897.
4. Yorifuji, D.; Ando, S. Macromol. Chem. Phys. 2010, 211, 2118−2124.
5. Бабайцев А.В., Венценосцев Д.Л., Рабинский Л.Н., Радченко В.П. Оценка тепловых режимов приемопередающего модуля активной фазированной антенной решетки. Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2017. № 9-1. С. 365-374.
6. А.В. Сотов, А.В. Агаповичев, В.Г. Смелов, Р.Р. Кяримов. Исследование пространственного расположения детали при её формообразовании на точностные и физико-механические характеристики. Метод. указ. Издательство Самарского. университета, 2017. - 38 с.
7. H. Arora, R. Singh, G. S. Brar, Thermal and structural modelling of arc welding processes: a literature review, Measurement and Control 52 (7-8) (2019) 955–969.
8. G. G. Gladush, I. Smurov, Physics of laser materials processing: theory and experiment, Vol. 146, Springer Science & Business Media, 2011.
9. N. Laraqi, An exact explicit analytical solution of the steady-state tem- perature in a half space subjected to a moving circular heat source, J. Trib. 125 (4) (2003) 859–862.
10. L. Sim, S.R. Ramanan, H. Ismail, K.N. Seetharamu, T. Goh, Thermochim. Acta 430 (2005) 155–165. 
11. A. Gusarov, I. Yadroitsev, P. Bertrand, I. Smurov, Model of radiation and heat transfer in laser-powder interaction zone at selective laser melt- ing, Journal of heat transfer 131 (7).
12. P. Promoppatum, S.-C. Yao, P. C. Pistorius, A. D. Rollett, A com- prehensive comparison of the analytical and numerical prediction of the thermal history and solidification microstructure of inconel 718 products made by laser powder-bed fusion, Engineering 3 (5) (2017) 685–694.
13. H. Wilson, On convection of heat, Proc. Camb. Phil. Soc. 12 (1904) 406–423.
14. D. Rosenthal, The theory of moving sources of heat and its application of metal treatments, Transactions of ASME 68 (1946) 849–866.
15. T. Eagar, N. Tsai, et al., Temperature fields produced by traveling dis- tributed heat sources, Welding journal 62 (12) (1983) 346–355.
16. Z. Hou, R. Komanduri, General solutions for stationary/moving plane heat source problems in manufacturing and tribology, International jour- nal of heat and mass transfer 43 (10) (2000) 1679–1698.

Скачать статью