Стаття

Отримано 30.09.2022

Доопрацьовано 18.03.2023

Прийнято 30.03.2023

Взято з Том 27, № 1, 2023

Сторінки 323 -334

Shlyun, N., Bilobrytska, О., Zaiets, Yu., & Shevchuk, L. (2023). Conditions of absence and three mechanisms of generation of thermal stresses in elastic bodies. The National Transport University Bulletin, 27(1), 323-334. https://doi.org/10.33744/2308-6645-2023-1-55-323-334

Умови відсутності та три механізми зародження термонапружень в пружних тілах

Наталія Шлюнь О. Білобрицька Юлія Заєць Людмила Шевчук

Відмінна особливість явища зародження термонапруження в пружних тілах і спорудах, як правило, обумовлено не тим, що при зміні їх температури вони деформуються, а тим, що вони не можуть вільно деформуватися. Так, якщо тіло однорідне і на його переміщення не накладені зовнішні зв'язки, то при постійній або лінійно змінній вздовж просторових координат температурі термонапруження в ньому дорівнюють нулю. У роботі виділяється три механізми генерування термонапружень: зовнішній, внутрішній та градієнтний. Зовнішній механізм має місце, коли на переміщення тіла накладені зовнішні обмеження. Внутрішній механізм зустрічається у системах з неоднорідними термомеханічними властивостями: у композитах, у дорожніх та мостових покриттях. Градієнтний механізм реалізується при швидких змінах полів температури у часі та просторі. У роботі виконано аналіз прояву умов відсутності термонапружень, а також механізми їх генерування в конструкціях дорожніх та мостових покриттів. Обговорюються питання щодо зниження цих напружень.

 

термонапруження; композитні матеріали; пружні тіла; дорожні покриття; терморуйнування
  1. Bohomolov V. О., Zhdaniuk V. К., Bohomolov S. V. (2011). Shchodo kryteriiv mitsnosti dlia dorozhnikh odiahiv nezhorstkoho typu [Regarding durability criteria for non-rigid road clothing]. Avtoshliakhovyk Ukrainy – Road Builder of Ukraine, 5, 29–33 [in Ukrainian].
  2. Huliaiev V. I., Haidachuk V. V., Mozghovyi V. V., Zaiets Yu. O., Shevchuk L. V., Shliun N. V. (2018). Termopruzhnyi stan bahatosharovykh dorozhnikh pokryttiv [Thermoelastic state of multilayer pavements]. K: NTU, 252 [in Ukrainian].
  3. Shliun N. V., Zaiets Yu. O. (2022). Pro vnutrishnii mekhanizm termoposhkodzhen v armovanykh kompozytakh z termomekhanichnoiu nesumisnistiu yikh faz [The internal mechanism of thermal damage in reinforced composites with hydromechanical incompatibility of their phases]. Visnyk Natsionalnoho transportnoho universytetu. Seriia «Tekhnichni nauky». Naukovyi zhurnal – Bulletin of the National Transport University. Series «Technical Sciences». Scientific Journal, 3(53), 427–432 [in Ukrainian].
  4. Carlson D. E. (1972). Thermoelasticity. Encyclopedia of Physics. V. VIa/2, ed. Trusdell C. Berlin: Springer.
  5. Christensen R. M., Lo K. H. (1979). Solutions for effective shear properties in three-phase sphere and cylinder models. J. Mech. Phys. Solids, 27, 315–330.
  6. Elwardany M. D., King G., Planche J. P., Rodezno C., Christensen D., Fertig Ill R. S., Kuhn K. H., Bhuiyan F. H. (2019). Internal restraint damage mechanism for age-induced pavement surface damage. Asphalt Paving Technol: J. Assoc. Asphalt Paving Technol, 88.
  7. Fatima-Ezzahra El Mabchour, Abouchadi H., Mohamed Zeriab Es-Sadek, Taha-Janan M. (2020). Theoretical and Numerical Contribution for Prediction of the Mechanical Properties of a Randomly Distributed Reinforcement in the Matrix. International Review of Mechanical Engineering, 14(5), 303–309. https://doi.org/10.15866/ireme.v14i5.19150
  8. Gulyayev V. I., Mozgovyi V. V., Shlyun N. V., Shevchuk L. V. (2022). Modelling negative thermomechanical effects in reinforced road structures with thermoelastic incompatibility of coating and reinforcement materials. Systemni doslidzhennia ta informatsiini tekhnolohii – Systems Research and Information Technology, 2, 117–127. https://doi.org/10.20535/SRIT.2308-8893.2022.2.09
  9. Hetnarsky R. B., Eslami M. R. (2009). Thermal Stresses ─ Advanced Theory and Applications. Solid Mechanics and its Applications 158. Springer Science Business Media B.V., 579.
  10. Hetnarski R. B., Ignaczak J. (2004). Mathematical Theory of Elasticity. New York: Taylor and Francis, 821.
  11. Ju J. W., Chen T. M. (1994). Effective elastic moduli of two-phase composites containing randomly dispersed spherical inhomogeneities. Acta Mech, 103(1), 123–144.
  12. Kovalenko A. D. (1972). Thermoelasticity: Basic Theory and Applications. The Netherlands: Wolters-Noordhoff Groningen.
  13. Marcela Fiedlerova, Petr Jisa, Kamil Stepanek (2021). Using various thermal analytical methods for bitumen characterization. International Journal of Pavement Research and Technology, 14(4), 459–465.
  14. Michael Elwardany, Jean-Pascal Planche, Gayle King (2020). Universal and practical approach to evaluate asphalt binder resistance to thermally-induced damage. Construction and Building Materials, 255, 119331, 1–18.
  15. Miller W., Smith S. W., Mackenzie D. S., Ewans K. E. (2009). Negative Thermal Expansion: a Review. Journal of Material Science, 44, 5441–5451.
  16. Nowacki W. (1986). Thermoelasticity. 2nd ed. Oxford: PWN – Polish Scientific Publishers, Warsaw and Pergamon Press.
  17. Takenaka K. (2012). Negative Thermal Expansion Materials: Technological Key for Control of Thermal Expansion. Science and Technology of Advanced Materials, 13, 1–11.

https://doi.org/10.33744/2308-6645-2023-1-55-323-334