Волны напряжений в цилиндре, возбуждаемые термическим импульсом на торце

Abstract

В рамках постановки связанной задачи термомеханики с использованием термодинамически согласованной теории неупругого поведения материала исследован процесс возбуждения и распространения волн напряжений, вызванных воздействием теплового импульса на торце тонкого длинного стального цилиндра. Задача решена в динамической постановке с привлечением конечноэлементной методики, развитой для моделирования связанного термомеханического поведения физически нелинейных материалов. Изучены особенности термомеханического состояния в окрестности воздействия импульса, распространение волны напряжений и изменение температуры, которое сопровождает волну, а также связь между параметрами теплового импульса и волны напряжений.

У рамках постановки зв'язаної задачі термомеханіки з використанням термодинамічно узгодженої теорії непружної поведінки матеріалу досліджено процес збудження та поширення хвиль напруження, викликаних дією теплового імпульсу на торці тонкого довгого сталевого циліндра. Задачу розв'язано у динамічній постановці з застосуванням скінченноелементної методики, розвиненої для моделювання зв'язаної термомеханічної поведінки фізично нелінійних матеріалів. Досліджені особливості термомеханічного стану в околі дії імпульсу, поширення хвилі напруження та зміна температури, яка супроводжує хвилю, а також зв'язок між параметрами теплового імпульсу і хвилі напруження.

The process of generation and propagation of stress waves, caused by the thermal impact at the face of a long thin steel cylinder, are studied within the framework of posing the coupled thermomechanics problem, involving the thermodynamically consistent theory for inelastic behavior of the material. The problem in the dynamic statement is solved by the finite element method developed for modeling the coupled thermomechanical behavior of nonlinear materials. Properties of the thermomechanical state in the vicinity of the thermal pulse effect, stress wave propagation accompanied with temperature variation, and relationships between the thermal pulse and stress wave parameters have been analyzed.