Термостойкость сплошных цилиндров из неорганического стекла

DOI: 10.34759/tpt-2022-14-2-85-96

Авторы

Киричек В. А.

Таганрогский институт имени А.П. Чехова – филиал Ростовского государственного экономического университета (РИНХ), 347936, Россия, Таганрог, ул. Инициативная, 48

e-mail: Zhornik_Victoria@mail.ru

Аннотация

Рассчитывается термостойкость сплошных цилиндров из неорганического стекла, имеющих поверхностные микротрещины. Для этого решается задача нестационарной термоупругости для сплошного цилиндра неограниченной длины (длина цилиндра значительно больше его диаметра), на поверхности которого расположена кольцевая трещина, распространяющаяся при тепловом воздействии. При рассмотрении термонапряженного состояния цилиндра с радиальным распределением температуры, заключенного в тонкую свободно проскальзывающую на контакте поверхности цилиндра оболочку, учитываются два предельных случая, касающиеся материала оболочки. В первом случае оболочка предполагается предельно «мягкой» или поверхность цилиндра свободна от нагрузки (радиальные и касательные напряжения на поверхности цилиндра равны нулю), а во втором − предельно «жесткой» или соединение ее с поверхностью цилиндра с натягом (радиальные перемещения и касательные напряжения на поверхности цилиндра равны нулю). Проводится сравнение расчетных значений термостойкости с экспериментальными данными.

Ключевые слова:

сплошной цилиндр, теплопроводность, теплообмен, прочность, термоупругие напряжения, термостойкость, трещина, поверхностно-активная среда

Библиографический список

1. Бартенев Г.М. Механические свойства и тепловая обработка стекла. М.: Госстройиздат, 1960. 166 с.
2. Tabata K., Morija M. On the thermal endurance of glass // J. Amer. Ceram. Soc. 1934. Vol. 17. N 12. P. 32–39.
3. Жорник А.И. Поля температур и напряжений, возникающие в твердых телах цилиндрической формы при тепловых нестационарных воздействиях. Дис. ... канд. физ-мат. наук: 01.04.07. М., 1972. 201 с.
4. Жорник (Киричек) В.А. Развитие дискообразной трещины в сплошном цилиндре с источниками тепла // Тепловые процессы в технике. 2009. Т. 1. № 4. С. 152–158.
5. Карташов Э.М., Кудинов В.А. Аналитическая теория теплопроводности и прикладной термоупругости. Самара: Изд-во Самарского гос. техн. ун-тета, 2010. 651с.
6. Черепанов Г.П. Механика хрупкого разрушения. М.: Наука, 1974. 640 с.
7. Панасюк В.В. Предельное равновесие хрупких тел с трещинами. Киев: Наукова думка, 1968. 246 с.
8. Кутателадзе С.С. Основы теории теплообмена. Новосибирск: Наука, Сибирское отделение, 1970. 659 с.
9. Жорник (Киричек) В.А. Об одной термоупругой задаче для двухслойного цилиндра с трещиноподобным дефектом // Материалы 8й Международной теплофизической школы «Теплофизические исследования и измерения в энерго- и ресурсосбережения при контроле и управлении качеством процессов, продукции и услуг». Душанбе, 8–13 октября 2012 г. Таджикистан, 2012. С. 379–383.
10. Жорник А.И., Киричек В.А. Термоупругость сплошного цилиндра с тонким покрытием на цилиндрической поверхности // Тепловые процессы в технике. 2016. Т. 8. № 7. С. 301–311.
11. Zhornik (Kirichek V.A.), Prokopenko Yu.A., Rybinskaya A.A., Savochka P.A. Ring-shaped crack propagation in a cylinder under nonsteady cooling // Third International Conference on «High Performance Structures and Materials III» WIT Press. Southampton, Boston. 2006. P. 521‒528.
12. Roberts J.A. Computation of moment of Kν(t)/Iν(t) // Math. comput. 1965. Vol. 20. N 4. P. 651–654.
13. Stallibrass М.Р. // Int. J. Eng. Sci. 1970. Vol. 8. N 5. Р. 351−362.
14. Paris P., Sih G.C. Stress analysis of cracks // Fract. Toughness Test and Appl.: Proc. Amer. Soc. Test Mater. 1965. P. 30–33.
15. Irwin G.R. Analysis of stresses and strains near the and of a crack traversing a plate // J. Appl. Mech. 1957. Vol. 24. N 3. P. 361–364.
16. Андерсон А.Л. Критерий Гриффитса при разрушении стекла // Атомный механизм разрушения. М.: Металлургизат, 1963. С. 331–353.
17. Бартенев Г.М. Сверхпрочные и высокопрочные неорганические стекла. М.: Стройиздат, 1974. 240 с.