Дослідження теплового та напруженого станів в трибологічних системах та опромінюваних двошарових пластинах з покриттям
Анотація
Для трибологічної системи, що складається з рухомого однорідного тіла під дією притискувального навантаження та нерухомого тіла з покриттям, яка моделюється тришаровою пластиною в умовах конвективно-променевого теплообміну, отримано узагальнені умови теплообміну через тонкий проміжний шар за сухого тертя. З використанням цих умов та наближених співвідношень для визначення напружень в основних шарах досліджено тепловий і напружений стани двошарової пластини за ускладнених теплових контактних умов. Виконано порівняння отриманих розв’язків нелінійної задачі теплоперенесення для опромінюваної непрозорої двошарової пластини та задачі, сформульованої за наближеного підходу, в якому використовується узагальнена гранична умова при дослідженні теплового стану такої пластини з покриттям. Наведено оцінки застосовності наближеного підходу при визначенні температури та напружень.
Зразок для цитування: Р. Ф. Терлецький, О. Б. Гуменчук, “Дослідження теплового та напруженого станів в трибологічних системах та опромінюваних двошарових пластинах з покриттям”, Мат. методи та фіз.-мех. поля, 67, №3-4, 142-154 (2024), https://doi.org/10.15407/mmpmf2024.67.3-4.142-154
Ключові слова
Посилання
A. P. Amosov, “Elementary thermophysical models of friction,” Izvest. Samarsk. Nauchn. Tsentra RAN, No. 4 (3), 656–662 (2011) (in Russian).
V. Boichuk, M. Brukhal’, O. Humenchuk, A. Marynovych, R. Terletskii, O. Turii, “Modeling in the problems of the development of manufacturing processes of heat transfer and the stress state in laminated plates with thin interlayers taking into account absorption and radiation of heat energy” (in Russian), in M. Gajek, O. Hachkevych, A. Stanik-Besler (eds.), Manufacturing Processes. Actual Problems, Vol. 2: Modelling and Optimization of Manufacturing Processes, Oficyna Wydawnicza Politechniki Opolskiej, Opole (2014), Chapter 13, pp. 213–226.
M. Gajek, Yu. Nemirovskii, R. Terletskii, O. Turii, Yu. Shymchak, “Modeling of the thermomechanical behavior of plates consisting of layers of different transparency during technological thermal irradiation” (in Russian), in M. Gajek, O. Hachkevych, A. Stanik-Besler (eds.), Manufacturing Processes. Actual Problems, Modelling and Optimization of Manufacturing Processes, Vol. 2, Studia i monografie, Oficyna Wydawnicza Politechniki Opolskiej, Opole (2014), pp. 197–212.
O. R. Hachkevych, R. M. Kushnir, R. F. Terletskii, “Mathematical problems of thermomechanics for deformable bodies subjected to thermal irradiation,” Ukr. Mat. Zh., 73, No. 10, 1317–1329 (2021) (in Ukrainian), https://doi.org/10.37863/umzh.v73i10.6787; English translation: Ukr. Math. J., 73, No. 10, 1522–1536 (2022), https://doi.org/10.1007/s11253-022-02011-7
A. E. Sheindlin (ed.), Radiative Properties of Solid Materials: Reference Book [in Russian], Energiya, Moscow (1974).
R. M. Martynyak, R. M. Shvets’, “Conditions of thermal contact of bodies through thin interlayers inhomogeneous in thickness,” Dop. Nats. Akad. Nauk Ukr., No. 9, 74–76 (1996) (in Ukrainian).
S. B. Maslenkov, E. A. Maslenkova, Steels and Alloys for High Temperatures, Reference Book [in Russian], Vol. 1, Metallurgiya, Moscow (1991).
W. Nowacki, Teoria Spręźystości, PWN, Warszawa (1970).
R. F. Terlets’kyi, O. P. Turii, “Modeling and investigation of heat transfer in plates with thin coatings with regard for the influence of radiation,” Mat. Met. Fiz.-Mekh. Polya, 55, No. 2, 186–201 (2012) (in Ukrainian); English translation: J. Math. Sci., 192, No. 6, 703–722 (2013), https://doi. org/10.1007/s10958-013-1427-1
R. F. Terlets’kyi, O. P. Turii, “Thermomechanical behavior of a plate composed of layers with different transparencies under the action of thermal radiation,” Fiz.-Khim. Mekh. Mater., 43, No. 6, 17–26 (2007) (in Ukrainian); English translation: Mater. Sci., 43, No. 6, 769–779 (2007), https://doi. org/10.1007/s11003-008-9021-2
O. P. Turii, “Nonlinear contact boundary value-problem of thermomechanics for an irradiated two-layer plate connected by an intermediate layer,” Fiz.-Mat. Model. Inform. Tekh., Issue 9, 118–132 (2009) (in Ukrainian).
O. Hachkevych, R. Terlets’kyi, O. Gumenchuk, “Heat and stress state of coated bo-dies under dry friction taking into account radiation heat exchange,” in A. N. Guz, H. Altenbach, V. Bogdanov, V. M. Nazarenko (eds.), Advances in Mechanics: Current Research Results of the NAS of Ukraine, Advanced Structured Materials, Vol. 191, Springer Nature, Cham (2023), pp. 171–183, https://doi.org/10.1007/978-3-031-37313-8_10
O. Hachkevych, R. Terlets’kyi, O. Turii, “The formulation and development of methods of solving thermomechanics problems for irradiated layered solids,” Math. Model. Comput., 4, No. 1, 21–36 (2017), https://doi.org/10.23939/mmc2017.01.021
D. Josell, J. E. Bonevich, T. M. Nguyen, R. N. Johnson, “Heat transfer through nanoscale multilayered thermal barrier coatings at elevated temperatures,” Surf. Coat. Technol., 275, 75–83 (2015), https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2015.05.036
J. Kim, C. Jang, T.-H. Song, “Combined heat transfer in multi-layered radiation shields for vacuum insulation panels: Theoretical/numerical analyses and experiment,” Appl. Energy, 94, 295–302 (2012), https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2012.01.072
V. A. Kukareko, A. V. Byeli, M. A. Belotserkovskii, A. N. Grigorchik, “Effect of ion-beam nitriding on structure, phase state, and tribological behavior of efficient thermal spray coatings deposited from various classes of rod steels,” J. Frict. Wear, 34, No. 6, 475–480 (2013), https://doi.org/10.3103/S1068366613060093
M. F. Modest, Radiative Heat Transfer, Acad. Press, San Diego (2003).
F. Montero-Chacón, S. Zaghi, R. Rossi, E. García-Pérez, I. Heras-Pérez, X. Martínez, S. Oller, M. Doblaré, “Multiscale thermo-mechanical analysis of multi-layered coatings in solar thermal applications,” Finite Elem. Anal. Des., 127, 31–43 (2017), https://doi.org/10.1016/j.finel.2016.12.006
V. A. Shevchuk, “Generalized boundary conditions to solving thermal stress prob-lems for bodies with thin coatings,” in R. B. Hetnarski (ed.), Encyclopedia of Thermal Stresses, Vol. 4, Springer, Dordrecht (2014), pp. 1942–1953, https://doi.org/10.1007/978-94-007-2739-7_601
V. Shevchuk, “Nonstationary thermoelastic problem for a multilayer coating/half-space assembly at radiative and convective loading,” in A. N. Guz, H. Altenbach, V. Bogdanov, V. M. Nazarenko (eds.), Advances in Mechanics: Current Research Results of the NAS of Ukraine, Advanced Structured Materials, Vol. 191, Springer Nature, Cham (2023), pp. 487–501, https://doi.org/10.1007/978-3-031-37313-8_27
R. Siegel, J. R. Howell, Thermal Radiation Heat Transfer, McGraw Hill, New York (1972).
C. Subramanian, K. N. Strafford, “Review of multicomponent and multilayer coa-tings for tribological applications,” Wear, 165, No. 1, 85–95 (1993), https://doi.org/10.1016/0043-1648(93)90376-W
P.-Y. Wang, H.-P. Tan, L.-H. Liu, T. W. Tongs, “Coupled radiation and conduction in a scattering composite layer with coatings,” AIAA J. Thermophys. Heat Transfer, 14, No. 4, 512–522 (2000), https://doi.org/10.2514/2.6574
W. Yuan, N. Yu, L. Li, Y. Fang, “Heat transfer analysis in multi-layered materials with interfacial thermal resistance,” Compos. Struct., 293, Article 115728 (2022), https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2022.115728
Посилання
- Поки немає зовнішніх посилань.
Ця робота ліцензована Creative Commons Attribution 3.0 License.