Температурные поля и термомеханические напряжения

Из решения задачи гидродинамики и теплопереноса (3.26)-(3.34) определяются расход теплоносителя в контуре и параметры теплоносителя (распределение скоростей, температур и давления), которые затем используются для исследования термомеханической и динамической нагруженное оборудования первого контура АЭС. Расчет температурных полей и соответствующих напряженных состояний, возникающих в оборудовании вследствие теплообмена с теплоносителем и окружающей средой, приведен в гл. 5. Анализу полей и напряжений от силовых воздействий, определяемых в пределах каждого контрольного объема в соответствии с выражением GJG [c.93]

Исследованию термомеханической нагруженности элементов конструкций АЭС посвящены предыдущие главы, где рассмотрены методы исследования и анализ соответствующих температурных полей и напряжений в элементах оборудования АЭС. Распределение нестационарных полей в трубопроводах АЭС может быть получено аналогично ( 1 гл. 5). [c.190]

Результаты исследования распределения и градиента напряжений, анализ полей напряжений, определение теоретических коэффициентов концентрации напряжений при термомеханическом нагружении, анализ влияния характера температурного [c.93]

При рассмотрении явлений термомеханического подобия возможны два варианта постановки задач [126]. В задачах первого типа внешние тепловые условия не рассматриваются и температурное поле считается заданной функцией координат. Они характерны для установившихся тепловых режимов, в которых температурные напряжения и смещения не зависят от времени. В задачах второго типа распределение температур внутри тела заранее неизвестно. На граничных поверхностях наряду с внешними нагрузками задаются плотность теплового потока и темпе- [c.18]

Обычно рассматриваются несвязанные термомеханические задачи. При таком подходе температура входит в соотношения между напряжениями и деформациями только благодаря члену, определяющему тепловое расширение кроме того, учитывается влияние температуры на константы материала. Поэтому независимо от поведения материала решение задачи анализа температурных напряжений разбивается на два этапа [17, 188]. Сначала решается краевая задача теплопроводности. После определения температурного поля формулируется и решается краевая задача механики. Если константы материала зависят от температуры, то при этом получается по существу неоднородное тело. [c.130]

Возникновение температурного поля в упругом теле, сопровождающееся изменением линейных размеров и объема образца, приводит при неравномерном нагреве к возникновению температурных напряжений. При моделировании термомеханических эффектов в число определяющих параметров, характеризующих материал, следует поэтому включить коэффициент линейного расширения а. [c.302]

Применение термомеханической аналогии для определения температурных напряжений в круглом цилиндре с одним осевым отверстием при стационарном тепловом потоке. Сначала находят величину раскрытия выреза. В экспериментальном решении уравнения Лапласа здесь нет необходимости, так как эта простая задача решается математически. Найденные перемещения затем создают в модели полого цилиндра из оптически чувствительного материала и получают картину полос интерференции. [c.354]

На рис. 1.18, б показано изменение температур 1, 2, 3) в характерных точках диска при центробежной нагрузке (4), а также отражен циклический характер действия напряжений в галтели лопаточного паза для первого и двенадцатого циклов термомеханического нагружения. Эпюра распределения напряжений в галтели лопаточного паза диска для первого иолуцикла нагружения (рис. 1.18, в) характеризует высокую нагруженность опасной зоны турбинного диска при термоциклической нагрузке. Характер режима термомеханического нагружения диска такой же, как у модели диска (см. рис. 1.14) и элементов теплоэнергетического оборудов,ания (см. рис. 1.12). Этот пример еще раз показывает что характер протекания процесса упругопластического деформирования в детали определяется в значительной мере тепловым состоянием, режимом изменения температурного поля и концентрацией напряжений. [c.34]

При термомеханических и динамических воздействиях в теле, помимо температурных полей и полей перемещений, возникают поля деформаций бд(лгр )и напряжений Причем компоненты тензора деформаций связаны с перемещениями известными соотношениями Коши, учитьтающими в данном случае ранее введенное предположение о малости деформаций [c.99]

На начальном этапе исследования поведения элементов конструкций в условиях действия высокоинтенсивных термомеханических натру-зок целесообразно проанализировать влияние основных параметров нагружения и свойств материала конструкции на распределение температуры и напряжений. При этом возможно использование простейшей расчетт ой схемы - упругого изотропического и однородного полупространства с заданными внешними нагрузками. Наибольшие градиенты температуры и напряжения возникают в поверхностном слое конструкции в первые моменты времени после нагружения, тогда же наиболее сильно проявляется влияние инерционных членов уравнении движения и конечности скорости распространения теплоты на температурные поля и напряжения. [c.188]

Г р и ц ь к о Е. Г. Температурные поля и напряжения в ортотропной полубесконечной пластинке при кусочно-постоянном коэффициенте теплоотдачи с торцевой поверхности. — В кн, Термомеханические процессы в кусочнооднородных элементах конструкций, Киев Наукова думка, 1978, с. 173— [c.360]

Важнейшей особенностью работы конструктивных элементов является циклический характер температурного поля, определяемый режимом работы изделия. Например, за двухчасовой полетный цикл транспортного газотурбинного двигателя (ГТД) температура выходной кромки лопатки существенно изменяется, при этом довольно значительно меняются и скорости нагрева при выходе на полетный режим [25]. Значительная неравномерность температурного поля свойственна охлаждаемым рабочим лапатка(М газовой турбины [71]. Менее опасные сочетания температур t и напряжений а реализуются в турбинном диске [71], однако для них свойственны высокие уровни температур и значительные градиенты. Из приведенных данных видно, что для температурного цикла нагрева элемента характерно чередование нестационарных и стационарных участков, причем последние занимают значительное время цикла. Высокие уровни температур, циклический характер температурного воздействия, чередование нестационарных и стационарных режимов создают е материале особые условия работы высокую термомеханическую напряженность, больщие уровни термических напряжений. Все это обусловливает в большинстве случаев работу материала конструктивного элемента за пределами упругости в наиболее напряженных точках наблюдается процесс циклического упругопластического деформирования, приводяший материал к разрушению за ограниченное число циклов (Ю —10 ). [c.8]

Следуя общему подходу к численному моделированию термомеханической нагруженности конструкций, разработанному в соответствии с требованиями норм прочности [И], исследование напряженных состояний в патрубковой зоне корпуса реактора и его обечайке будем проводить для температурных полей, соответствующих различным моментам времени истории температурного нагружения (см. рис. 5.1 и 5.6, б). [c.180]

При термическом воздействии изменяются механические свойства материала и возникают температурные деформации. Таким образом, при решении динамических задач термоупругости и термовязкоупрутости важное значение приобретает учет термомеханической связанности (термомеханического сопряжения), отражающей взаимное влияние механических полей (т.е. полей напряжений, перемещений и деформаций) и температурного поля. Задачи, в постановке которых учитывается взаимное влияние указанных полей, называют связанными. [c.187]

Наиболее часто употребляемый прием, позволяющий получить приближенное решение, состоит в развязывании задачи, когда взаимное влияние температурного и механических полей учитьшают только частично или влияние, в рамках некоторых дополнительных предложений о характере термомеханического поведения, вообще не учитывают. Если, например, учитывают влияние температурного поля на напряженно-деформированное состояние тела, но не учитывают обратное влияние, т.е. пренебрегают тепловыделением при механическом нагружении, то такие задачи называют полусвязанньгми. Для динамических задач термовязкоупругости требуется тщательно обоснование такого допущения. [c.188]

Следует упомянуть еще об одном эффекте, связанном с тепловыделением в лазере, т. е. о механическом разрушении активного элемента под воздействием термических напряжений, возникающих в активном элементе при наличии в нем неоднородного температурного поля. Этот эффект ограничивает возможности повышения частоты следования импульсов и средней мощности в лазерах на стеклах и других средах, имеющих по сравнению с наиболее широко применяемыми кристаллами (рубином, гранатом) низкую теплопроводность и механическую прочность. Некоторые ослабления этих ограничений возможны при искусственном механическом упрочении боковой поверхности элементов [20], закалке активных элементов [29, 88], защите микротрещиноватого слоя на поверхности стекла от взаимодействия с хладагентом [120]. Вар иациИ состава стекол также дают возможность увеличить термомеханическую прочность некоторых элементов примером могут служить высококонцентрированные неодимфосфатные стекла, разработанные в ФИАН СССР [48]. [c.6]

Отметим, что величина АГпр, помимо отмеченной зависимости от состояния боковой поверхности, связана с прочностными и упругими характеристиками стекла (см. формулы табл. 4). В реальных режимах работы параметром, с которым приходится непосредственно иметь дело экспериментатору, является не температурный перепад АГпр и связанное с ним механическое напряжение, а подводимая мощность накачки. При этом предельно допустимые значения последней Рн. пр оказываются (помимо вышеперечисленных характеристик среды) обусловленными также эффективностью системы накачки, спектральным составом накачивающего излучения, теплопроводностью стекла — т. е. всеми теми факторами, которые определяют связь температурного поля в элементе с условиями накачки. Исходя из этого, ясно, что стекла с более высокой концентрацией активатора (вследствие лучшего поглощения излучения накачки) характеризуются при прочих равных условиях меньшим значением Рн. пр (например, для активных элементов из стекол ГЛС-2 и ГЛС-4 это отличие составляет приблизительно 1,7 раза). Стекла с большей теплопроводностью выдерживают большие мощности накачки. Примером могут служить концентрированные неодим-фосфатные стекла (КНФС), обладающие повышенной теплопроводностью благодаря специфике строения матрицы [26, 48, 61]. Термомеханические характеристики их настолько высоки, что (в сочетании со свойственным им высоким КПД) средняя мощность излучения лазеров на их основе приближается к характерной для лазеров на АИГ Nd. [c.28]

Теории связанного термомеханического поведения учитывают взаимосвязь- напряжений и температуры. Неоднородное температурное поле создает напряжения, в свою очередь деформационные процессы приводят к изменениям температуры и образованию в телах тепловых потоков. Поэтому энергетическое уравнение теплопроводности содержит дополнительный член, обусловленный тепловыми источниками, связанными с деформациями. Характерной особенностью такой связанной теории является совместное определение температуры и деформаций. В теории линейной термоупругости проблема хоро-що изучена и тщательно разработана в монографиях В. Но-вацкого [187, 188]. [c.147]

Методы определения полей цикличесюа упругопластаческих деформаций в наиболее нагруженных зонах. Выбор расчетного метода обусловлен спецификой режима термомеханического нагружения, степенью проявления температурно-временных эффектов, а также формой и конструктивными особенностями рассчитываемой на прочность детали (геометрической формой, наличием зон концентрации напряжений и деформации и т. д.). [c.72]

Термической усталостью называется процесс длительного разрушения, протекающий при периодических теплосменах (термических циклах), но в отсутствие внешних силовых воздействий на рассматриваемый конструкционный элемент, В реальных эксплуатационных условиях эти теплосмены обычно вызывают некоторое переменное поле макроскопических напряжений, которым сопутствует рассмотренная выше механическая усталость материала. Вместе с тем, теплосмены и сами по себе отражаются на механических свойствах металла, в частности, они могут приводить к постепенному снижению сопротивления хрупкому и усталостному разрушению. При отсутствии всяких макроскопических напряжений (например, в условиях свободных температурных деформаций равномерно нагреваемого и охлаждаемого стержня) уже десять—двадцать тысяч термоциклов с размахом температуры в 600—700° могут приводить к растрескиванию некоторых материалов, причем поверхностные трещины видны при небольшом увеличении микроскопа или простым глазом. К этому явлению целесообразно применять недавно возникший термин термоструктурная усталость в отличие от более общего случая стесненных температурных деформаций, который мы будем называть термомеханическая усталость . [c.28]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...