ТЕРМОУПРУГИЕ НАПРЯЖЕНИЯ В ЭЛЕМЕНТАХ КОНСТРУКЦИЙ

Во многих случаях уровень термоупругих напряжений в элементах конструкций является решающим для оценки их прочности и ресурса. Эта ситуация характерна для современных энергетических установок с ВВЭР, условия эксплуатации которых определяются длительным пребыванием деталей конструкций при высоких температурах, многократными циклами нагрев-охлаждение, значительными скоростями изменения температуры в переходных режимах и тл. [c.78]

Глава 4.4. ТЕРМОУПРУГИЕ НАПРЯЖЕНИЯ В ЭЛЕМЕНТАХ КОНСТРУКЦИЙ [c.210]

ЧИСЛЕННЫЕ МЕТОДЫ РАСЧЕТА ТЕРМОУПРУГИХ НАПРЯЖЕНИЙ В ЭЛЕМЕНТАХ КОНСТРУКЦИЙ [c.215]

Исследования по термоупругости сначала стимулировались задачами о термоупругих напряжениях в элементах конструкций. Они проводились на основе теории, разработанной Дюамелем (1838) и Нейманом (1841), которые исходили из следующего предположения полная деформация является суммой упругой деформации, связанной с напряжениями обычными соотношениями, и чисто теплового расширения, соответствующего известному из классической теории теплопроводности температурному полю. [c.5]

К о л я н о Ю. М. Нестационарное температурное поле и температурные напряжения в тонких пластинах с теплоотдачей, термоупругие характеристики которых зависят от температуры. В сб. Тепловые напряжения в элементах конструкций , вып. 5, Наукова думка , Киев, 1965. [c.160]

Таким образом, при экспериментальном исследовании термоупругого напряженного состояния элементов конструкции не всегда представляется возможным проводить измерения на тех участках поверхности, на которых необходимо знать тепловое и напряженное состояние. В этих случаях измерения ограничены некоторым доступным участком поверхности, в то время как определение напряженного состояния не доступных для измерений участков поверхности, а также и в объеме элемента требует знания теплового состояния всей поверхности. Ниже изложен метод определения теплового состояния поверхности, не доступной для прямых измерений, по найденным из эксперимента деформациям (напряжениям) и температуре на части поверхности элемента. Тепловое состояние в объеме элемента может быть затем найдено решением задачи теплопроводности, а напряженное состояние решением соответствующей краевой задачи термоупругости. [c.79]

Для неравномерно нагретой модели, показанной на рис. 2, а, слева, будем деформировать, например, элемент 2. Для этого выберем его размеры по этапам 1,2 (см. табл. 1), и зафиксируем перемещения /о по пяти граням, по которым он должен быть сопряжен (склеен) с элементом 1. Создадим по этим граням в элементе 2 деформации —аДГ, соответствующие перемещениям — /о- Такие деформации можно создать, например, по способу замораживания термоупругих напряжений в композитных конструкциях 12]. [c.70]

В книге приводится краткое изложение теории термоупругости. В ней содержатся основные положения н методы термоупругости, необходимые для исследования тепловых напряжений в элементах конструкций при стационарных и нестационарных температурных полях приводятся решения ряда задач о тепловых напряжениях в дисках, пластинах, оболочках и телах вращения в статической и квазистатической постановках рассматриваются динамические задачи термоупругости, а также термоупругие эффекты, вызванные процессами деформирования. [c.2]

Если условия нестационарного теплообмена таковы, что скорость изменения температуры во времени весьма велика, то при исследовании тепловых напряжений в элементах конструкций следует учитывать динамические эффекты, обусловленные движением частиц твердого тела при быстром тепловом расширении, т. е. рассматривать динамическую задачу термоупругости. [c.251]

Поскольку в процессе термообработки в элементах конструкций могут возникать значительные температурные напряжения, необходимо уметь выбрать соответствующие оптимальные режимы термообработки, которые обеспечивали бы сравнительно низкий уровень температурных напряжений. Такая задача поставлена и решена на базе классической теории оболочек в работе [121. В качестве критерия выделения оптимальных температурных полей, обеспечивающих сравнительно низкий уровень температурных напряжений, в [12] принято условие минимума функционала упругой энергии оболочки. Ниже в такой постановке решена экстремальная задача термоупругости для бесконечной трансверсально-изотропной цилиндрической оболочки. [c.213]

В работе [1] была указана возможность моделирования с устранением как свободных температурных деформаций или перемещений, так и разрывов (перепадов) по стыкам элементов. Эта возможность практически использовалась во многих задачах определения термоупругих напряжений в объемных элементах и узлах конструкций и сооружений [1, 2]. Однако в силу несжимаемости существующих замораживаемых материалов до настоящего времени были рассмотрены лишь частные случаи температурных полей — одномерное или плоское осесимметричное [1, 2] [c.67]

Таким образом, допустимо при расчете, как это рекомендуется в нормах [4], рассматривать узел соединения патрубка с примыкающей частью корпуса как осесимметричную составную конструкцию из оболочки переменной формы, сопряженной с пластиной постоянной толщины. При правильном учете переменной толщины стенки патрубка и радиусного перехода к пластине напряженное состояние в нем от силовых нагрузок может быть достаточно точно определено методом конечных элементов с использованием формул теории тонких оболочек и пластин [5]. Однако, так как основание патрубка выполнено из углеродистой стали, а приваренная к основанию втулка — из нержавеющей стали, имеющих различные коэффициенты теплового расширения, в зоне сварного шва возникает объемное термоупругое напряженное состояние, которое должно определяться методами теории упругости или экспериментально. Для этой цели при осесимметричном температурном поле наиболее удобен метод механического моделирования термоупругих напряжений по заданному температурному полю [6]. [c.127]

Для многих отраслей техники характерны конструкции, работающие в условиях интенсивных тепловых и силовых воздействий. Работоспособность и долговечность таких теплонапряженных конструкций зависят от взаимосвязанных факторов, которые являются предметом изучения различных разделов механики теорий теплопроводности, термоупругости, пластичности и ползучести, механики разрушения и др. Однако особенности работы теплонапряженных конструкций требуют, как правило, совместного рассмотрения упомянутых разделов механики и их изложения с единых позиций. Такой путь позволяет инженеру-расчетчику ориентироваться во взаимосвязанных вопросах и квалифицированно подойти к решению достаточно сложных прикладных задач термопрочности. К таким вопросам прежде всего следует отнести постановку, методы и алгоритмы решения задач по определению температурного и напряженно-деформированного состояний элементов конструкций с учетом неупругого поведения материалов при переменных режимах тепловых й силовых воздействий с целью оценки работоспособности и долговечности теплонапряженных конструкций. [c.5]

Перечисленным вопросам посвящена данная книга. Она имеет инженерную направленность и содержит комплекс необходимых сведений о решении прикладных задач термопрочности, включая численную реализацию эффективных методов решения таких задач на ЭВМ и описание соответствующих алгоритмов- расчета. Определение температурных полей и полей перемещений, деформаций и напряжений в реальных элементах конструкций сложной геометрической формы при упругом и тем более неупругом поведении материала является трудоемким даже с использованием современных ЭВМ. Поэтому особое внимание в книге уделено интегральной формулировке задач теплопроводности, термоупругости, пластичности и ползучести, на основе которой строятся достаточно гибкие и универсальные методы решения таких задач (методы конечных и граничных элементов). [c.5]

К плоской задаче термоупругости, как и в теории упругости, обычно относят случаи обобщенного плоского деформированного и плоского напряженного состояний. Первое из состояний характерно для элементов конструкций в виде достаточно длинных тел с постоянным поперечным сечением (цилиндрических тел, но не обязательно с круговым контуром поперечного сечения), когда температурное поле и нагрузки не изменяются вдоль образующей. В этом случае поперечное сечение тела, достаточно удаленное от его торцов, остается плоским после приложения силового и теплового воздействий, а относительное удлинение вдоль образующей тела постоянно. Лишь около торцов такого тела деформированное состояние существенно зависит от условий их закрепления. Плоское напряженное состоя- [c.226]

К а п л у и Д. А., Н и к и т и н В. А. Термоупругие напряжения в круглых и кольцевых пластинах при резко неравномерном распределении температур. — Сб. Тепловые напряжения в элементах конструкций , вып. IV. Киев, Наукова думка , 1964т [c.347]

П о д с т р и г а ч Я. С., Пелех Б. Л. Термоупругие задачи для оболочек и пластин с низкой сдвиговой жесткостью. — В сб. Тепловые напряжения в элементах конструкций. Киев, Наукова думка , 1970. [c.155]

Подстригач Я. С., Коляно Ю. М., Кушнир Р. М. Об одном методе составления уравнений термоупругости кусочно-однородных тел и построения их решений. — В кн. XV научное совещание по тепловым напряжениям в элементах конструкций Тез. докл., Киев Наукова думка, [c.365]

Коляно Ю. М., П а к у л а Е. А. Решение двумерной динамической задачи термоупругости для нагреваемых источниками тепла тонких пластинок с учетом скорости распространения тепла.— В кн. Тепловые напряжения в элементах конструкций, 11. Киев, Наукова думка , 1971, с. 93—96. [c.305]

Коляно Ю. М.,Скородинскйй В. А. Обобщенная динамическая задача термоупругости для пространства со сферической полостью.— В кн. Тепловые напряжения в элементах конструкций, 14. Киев, Наукова думка , 1974, с. 63—66. [c.305]

Хомякевич Е.П. Решение обобщенной динамической задачи термоупругости для балки.— В кн. Тезисы докладов XII Научного совещания по тепловым напряжениям в элементах конструкций. Киев, Наукова думка , [c.306]

А л е к с а н д р о в А. Я., В о л ь п е р т В. С., Решение пространственной осесимметричной задачи термоупругости для трансверсально-изотропного тела. Сб. Тепловые напряжения в элементах конструкций , АН УССР, Киев, 1970, вып. 8, стр. 102—110. [c.452]

Селезов И. Т., Кильчинская Г. А. Приведение трехмерной динамической задачи термоупругости к двумерной для слоя постоянной толщины. В сб. Тепловые напряжения в элементах конструкций. Вып. 4. Киев. Наук, думка . 1964. 172— 179 — РЖМех. 1965, 6В137. [c.252]

Фильштинский Л. А., Задачи теплопроводности и термоупругости для плоскости, ослабленной двоякопериодической системой одинаковых круглых отверстий. В сб. Тепловые напряжения в элементах конструкций , Киев, Наукова думка , 1964, 103—112, вып. 4, 103 -112. [c.543]

Рост рабочих параметров машин и конструкций и связанное с ним повышение требований к их надежности при одновременном снижении материалоемкости вызвали развитие методов изучения напряженного и деформированного состояния элементов конструкций (машин) от силовых и тецловых нагрузок. В исследовании напряженного и, в частности, термо-напряженного состояния элементов конструкций параллельно развиваются два направления экспериментальное и расчетное. Среди экснеримеН тальных исследований весьма результативными являются исследования напряжений и деформаций на моделях и натурных конструкциях [1—4]. Привлечение для модельных исследований методов трехмерной фотоупругости дало возможность находить температурные напряжения как на поверхности модели, так и по ее сечениям [1, 5, 6]. Что касается расчетных исследований, то численные методы с применением ЭВМ вошли в практику решения задач теории упругости как наиболее универсальные, позволяю-ш ие решать многие задачи теории упругости и термоупругости в принципе с любой желаемой степенью детализации. Наибольшее распространение в настоящее время получили два метода метод конечных элементов (МКЭ) и вариационно-разностный метод (ВРМ). [c.102]

Таким образом, существует возможность моделирования объемных термо упругих напряженных и деформированных состояний по заданному температурному полю с применением несжимаемого оптически чувствительного материала. Эта возможность определяется существованием способов устранения разрывов перемещений и деформаций свободных элементов модели без изменения их объема, что соответствует экспериментальному решению термоупругой задачи при (л = 0,5. Поэтому моделирование термоупругих напряжений с применением существующих оптически чувствительных заморажив 1емых материалов не имеет принципиальных отличий или ограничений по сравнению с моделированием напряжений от силовых нагрузок. Появление некоторой погрешности, вызванной неравенством коэффициентов Пуассона натуры и модели, определяется несжимаемостью имеющихся замораживаемых материалов, а не природой объемных напряжений в исследуемой конструкции, т. е. тем, вызваны ли эти напряжения внешними силовыми нагрузками или неравномерным температурным полем. [c.71]

Поведение элементов конструкций ВВЭР под действием температурных и силовых воздействий может бьпь описано, как показано в гл. 3, несвязанной краевой задачей термоупругости или пластичности. При этом анализу напряженных состояний предшествует исследование нестационарных температурных полей, обусловлею1ых переходными эксплуатационными или аварийными режимами работы АЭС. Расчет температурных полей проводится отдельно для каждого элемента конструкции АЭУ в соответствии с историей теплового нагружения (см. рис. 3.14). [c.170]

В четвертом разделе изложены вопросы термопрочности материалов, которая особенно важна для современных энергетических машин с высокими параметрами рабочих процессов основные соотношения термомеханики, методы расчета температурного состояния и термоупругих напряжений элементов конструкций, прикладные задачи термощгастичности и термоползучести, методы математического моделиров-зния тегшонапряженных конструкций на ЭВМ. [c.16]

Для анализа работоспособности теплонапряженных элементов конструкций, помимо данных о их температурном состоянии, необходимо располагать информацией о напряженно-деформированном состоянии, найденном с учетом реальных механических свойств консгрукцион-ных материалов. Получение этой информации в общем случае связано с постановкой и решением соответствующих задач термоупругости, термо-пластичности или термоползучести в зависимое- [c.210]

Закономерности, описывающие деформирование и разрушение конструкционного материала, в сочетании с информацией о температурном состоянии элементов конструкции позволяют подойти к решению важного для инженерной практики вопроса об оценке их работоспособности при заданных условиях теплового и механического воздействий. В общем случае решение этого вопроса связано с предварительным определением параметров напряженно-деформированного состояния рассматриваемого элемента конструкции при упругом или неупругом поведении его материала. Это обычно приводит к необходимости формулировать и решать соответствующую задачу термоупругости, термопластичности или термоползучести. Пути решения таких задач рассмотрены в последующих главах. Здесь ограничимся анализом работоспособности таких элементов конструкций, для которых параметры напряженно-деформированного состояния определяются достаточно просто и непосредственно связаны с действующими на конструкцию нагрузками и условиями ее закрепления. Примером подобных элементов конструкций являются стержневые элементы, под которыми будем понимать достаточно протяженные в одном направлении элементы конструкций. Для оценки работоспособности таких элементов допустимо учитывать влияние лишь однородного нормального напряжения в их поперечном сечении, т. е. считать, что их материал находится в одноосном напряженном состоянии. К такой расчетной схеме с учетом тех или иных допущений удается свести довольно большую группу реальных теплонапряженных конструктивных элементов. [c.191]

Стрюк В. К. Термоупруго-пластическое напряженное состояние толстостенного цилиндра конечной длины.--В сб. Тепловые напряжения элементов конструкций. — Киев Наукова думка, 1970, вып. 10, с. 57. [c.201]

Тонкостенные элементы конструкций многих приборов, аппаратов и машин подвергаются локальному двустороннему или одностороннему тепловому воздействию. При этом коэффициент теплоотдачи с их боковых поверхностей с достаточной степенью точности может быть аппроксимирован кусочно-постоянной функцией координат В настоящей главе методом И. Ф Образцова и Г. Г. Онанова [117] строятся единые для всей области определения решения одномерных и двумерных стационарных задач теплопроводности и соответствующих статических задач термоупругости для пластинок и цилиндрических оболочек, коэффициенты теплоотдачи с боковых поверхностей которых —кусочно-постоянные функции одной переменной На примере одномерной задачи показывается, что при локальных тепловых воздействиях по областям, размеры которых одного порядка с толщиной тонкостенных элементов, оправданным является введение интегральных характеристик по областям нагрева, С помощью метода интегральных характеристик находится решение двумерной квазистационарной задачи теплопроводности и соответствующей задачи термоупругости для пластинки, подвергнутой двустороннему локальному нагреву движущейся прямоугольной областью, размеры которой соизмеримы с толщиной пластинки. Из проведенных численных исследований вытекает, что рост теплоотдачи с поверхностей вне области локального нагрева приводит к уменьшению температурных напряжений в пластинках. [c.138]

Для оценки роли термрупругих волн при изучении напряженно-деформи-рованного СОСТОЯНИЯ элементов конструкций, подвергаемых внезапным тепловым воздействиям (например, действие лазерного излучения на металлы) необходимо учитывать инерционные эффекты. Динамические задачи термоупругости для однородных тел достаточно полно представлены в монографиях [114, 124]. В монографии [124], кроме того, большое внимание уделено вопросам динамической задачи термоупругости для тел с оболочечными, пластинчатыми, стержневыми, сферическими, цилиндрическими и круговыми включениями, для которых область, занятую включением, удается исключить из рассмотрения таким образом, что его влияние характеризуется усложненными граничными усуювиями. [c.285]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...