Abstract

This article is devoted to mathematical models of thermal shock in terms of dynamic thermoelasticity and their application to the specific conditions of intensive heating and cooling of solids. A scheme is proposed for deriving the compatibility equation in voltages for dynamic problems, which generalizes the well-known Beltrami-Mitchell relation for quasistatic cases. The proposed relation can be used to consider numerous special cases in the theory of thermal shock in Cartesian coordinates for both bounded canonical bodies and partially bounded ones. As a detailed study, the latter case was considered under conditions of abrupt temperature heating and cooling, thermal heating and cooling, and medium heating and cooling. Numerical experiments were carried out, and the wave nature of the propagation of thermoelastic waves was described. The effect of relaxation of the solid boundary on sudden heating and sudden cooling, which has been little studied in thermomechanics, is described. It is established that this effect influences maximum of internal temperature stresses, which depend on the parameters characterizing the elastic and thermal properties of materials, as well as the heating time and cooling time. A “compatibility equation” in displacements was proposed to study the problem of thermal shock in cylindrical and spherical coordinate systems in bodies with a radial heat flow and central symmetry. The formulation of a generalized problem in the theory of thermal shock is formulated, which is of practical and theoretical interests for many areas of science and technology.

Highlights

  • A scheme is proposed for deriving the compatibility equation in voltages for dynamic problems, which generalizes the well-known Beltrami-Mitchell relation for quasistatic cases

  • It is established that this effect influences the maximum of internal temperature stresses, which depend on the parameters characterizing the elastic and thermal properties of materials, as well as the heating time and cooling time

  • A “compatibility equation” in displacements was proposed to study the problem of thermal shock in cylindrical and spherical coordinate systems in bodies with a radial heat flow and central symmetry

Read more

Summary

Модельные представления теплового удара в динамической термоупругости

Статья посвящена математическим моделям теплового удара в терминах динамической термоупругости и их приложению к конкретным условиям интенсивного нагрева и охлаждения твердых тел. Предложенное соотношение может быть использовано для рассмотрения многочисленных частных случаев в теории теплового удара в декартовых координатах как для ограниченных тел канонической формы, так и для частично ограниченных. Описан малоизученный в термомеханике эффект релаксации границы твердого тела на внезапный нагрев и внезапное охлаждение. Предложено «уравнение совместности» в перемещениях для исследования проблемы теплового удара в цилиндрической и сферической системах координат в телах при радиальном потоке теплоты и центральной симметрии. Сформулирована постановка обобщенной задачи в теории теплового удара, что представляет практический и теоретический интересы для многих направлений науки и техники. Ключевые слова: тепловой удар, математические модели, динамическая термоупругость, эффект релаксации. Модельные представления теплового удара в динамической термоупругости.

Model representations of heat shock in terms of dynamic thermal elasticity
Определяющие соотношения динамической термоупругости
Модельные представления тепловых воздействий
Эффект тепловой релаксации поверхности области
Бесконечная пластина и упругое полупространство
Full Text
Published version (Free)

Talk to us

Join us for a 30 min session where you can share your feedback and ask us any queries you have

Schedule a call