Computational model of cracking in circular heated disk
A computational model describing the cracking in the circular disk under the influence of thermal stresses is developed. It is assumed that the zone of cracking process is a finite length layer, containing the material with partially broken bonds between the individual structural elements. The bonds...
Gespeichert in:
| Datum: | 2015 |
|---|---|
| 1. Verfasser: | |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russisch |
| Veröffentlicht: |
Інститут енергетичних машин і систем ім. А. М. Підгорного Національної академії наук України
2015
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://journals.uran.ua/jme/article/view/36748 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Journal of Mechanical Engineering |
Institution
Journal of Mechanical Engineering| _version_ | 1856543126159622144 |
|---|---|
| author | Калантарлы, Наиля Мерадж гызы |
| author_facet | Калантарлы, Наиля Мерадж гызы |
| author_sort | Калантарлы, Наиля Мерадж гызы |
| baseUrl_str | |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2015-06-05T16:17:00Z |
| description | A computational model describing the cracking in the circular disk under the influence of thermal stresses is developed. It is assumed that the zone of cracking process is a finite length layer, containing the material with partially broken bonds between the individual structural elements. The bonds between the prefracture zone faces are modeled by the cohesive forces continuously applied to the faces and constraining its disclosure. The boundary problem for equilibrium of the heated disk weakened by rectilinear prefracture zone is reduced to a nonlinear singular integrodifferential equation with a Cauchy type kernel. The singular integrodifferential equation is reduced to a system of nonlinear algebraic equations which is solved by the method of successive approximations, and an iterative algorithm similar to Il’yushin elastic solutions method. It is assumed that the temperature field in the circular disk has an axial symmetry, and the elastic characteristics and the coefficient of linear thermal expansion of the material do not depend on temperature. The limit equilibrium analysis of the zone of weakened interparticle bonds is performed on the basis of criterion of limit traction of the bonds. Relations for determining the critical value of the heat effect intensity at which in the circular disk occurs cracking are obtained. |
| first_indexed | 2025-07-17T11:53:13Z |
| format | Article |
| id | journalsuranuajme-article-36748 |
| institution | Journal of Mechanical Engineering |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-07-17T11:53:13Z |
| publishDate | 2015 |
| publisher | Інститут енергетичних машин і систем ім. А. М. Підгорного Національної академії наук України |
| record_format | ojs |
| spelling | journalsuranuajme-article-367482015-06-05T16:17:00Z Computational model of cracking in circular heated disk Расчетная модель трещинообразования в круговом нагреваемом диске Калантарлы, Наиля Мерадж гызы circular disk temperature field zone of weakened interparticle bonds tractions in bonds cracking УДК 539.375 круговой диск температурное поле зона ослабленных межчастичных связей усилия в связях трещинообразование УДК 539.375 круговий диск температурне поле зона ослаблених між- часткових зв’язків зусилля в зв’язках тріщиноутворення УДК 539.375 A computational model describing the cracking in the circular disk under the influence of thermal stresses is developed. It is assumed that the zone of cracking process is a finite length layer, containing the material with partially broken bonds between the individual structural elements. The bonds between the prefracture zone faces are modeled by the cohesive forces continuously applied to the faces and constraining its disclosure. The boundary problem for equilibrium of the heated disk weakened by rectilinear prefracture zone is reduced to a nonlinear singular integrodifferential equation with a Cauchy type kernel. The singular integrodifferential equation is reduced to a system of nonlinear algebraic equations which is solved by the method of successive approximations, and an iterative algorithm similar to Il’yushin elastic solutions method. It is assumed that the temperature field in the circular disk has an axial symmetry, and the elastic characteristics and the coefficient of linear thermal expansion of the material do not depend on temperature. The limit equilibrium analysis of the zone of weakened interparticle bonds is performed on the basis of criterion of limit traction of the bonds. Relations for determining the critical value of the heat effect intensity at which in the circular disk occurs cracking are obtained. Разработана расчетная модель, в рамках которой возможно описание трещинообразования в круговом диске под действием температурных напряжений. Принято, что зона процесса трещинообразования представляет собой слой конечной длины, содержащий материал с частично нарушенными связями между отдельными структурными элементами. Связи между берегами зоны предразрушения моделируются непрерывно приложенными к поверхности берегов силами сцепления, сдерживающими их раскрытие. Полагается, что температурное поле в круговом диске имеет осевую симметрию, а упругие характеристики и коэффициент линейного температурного расширения материала не зависят от температуры. Краевая задача о равновесии нагреваемого диска, ослабленного прямолинейной зоной предразрушения, сводится к нелинейному сингулярному интегродифференциальному уравнению с ядром типа Коши. Сингулярное интегродифференциальное уравнение сводится к системе нелинейных алгебраических уравнений, решаемой методом последовательных приближений и итерационным алгоритмом, подобным методу упругих решений Ильюшина. Анализ предельного равновесия зоны ослабленных межчастичных связей выполняется на основе критерия предельной вытяжки связей материала. Получены соотношения для определения критического значения интенсивности теплового воздействия, при котором в круговом диске произойдет трещинообразование. С помощью разработанной расчетной модели можно на стадии проектирования оценивать гарантированный ресурс нагреваемого диска, устанавливать допустимый уровень интенсивности теплового воздействия, выбирать материал диска с требуемыми характеристиками трещиностойкости. Розроблено розрахункову модель, в рамках якої можливо описати тріщиноутворення в круговому дискові під дією температурних напружень. Вважається, що температурне поле в круговому дискові має осьову симетрію, а пружні характеристики та коефіцієнт лінійного температурного розширення матеріалу не залежать від температури. Отримано співвідношення для визначення критичного значення інтенсивності теплової дії, за якої в круговому дискові відбудеться тріщиноутворення Інститут енергетичних машин і систем ім. А. М. Підгорного Національної академії наук України 2015-04-01 Article Article application/pdf https://journals.uran.ua/jme/article/view/36748 Journal of Mechanical Engineering; Vol. 18 No. 1 (2015); 30-39 Проблемы машиностроения; Том 18 № 1 (2015); 30-39 Проблеми машинобудування; Том 18 № 1 (2015); 30-39 2709-2992 2709-2984 ru https://journals.uran.ua/jme/article/view/36748/36430 Copyright (c) 2015 Наиля Мерадж гызы Калантарлы https://creativecommons.org/licenses/by-nd/4.0 |
| spellingShingle | circular disk temperature field zone of weakened interparticle bonds tractions in bonds cracking УДК 539.375 Калантарлы, Наиля Мерадж гызы Computational model of cracking in circular heated disk |
| title | Computational model of cracking in circular heated disk |
| title_alt | Расчетная модель трещинообразования в круговом нагреваемом диске |
| title_full | Computational model of cracking in circular heated disk |
| title_fullStr | Computational model of cracking in circular heated disk |
| title_full_unstemmed | Computational model of cracking in circular heated disk |
| title_short | Computational model of cracking in circular heated disk |
| title_sort | computational model of cracking in circular heated disk |
| topic | circular disk temperature field zone of weakened interparticle bonds tractions in bonds cracking УДК 539.375 |
| topic_facet | circular disk temperature field zone of weakened interparticle bonds tractions in bonds cracking УДК 539.375 круговой диск температурное поле зона ослабленных межчастичных связей усилия в связях трещинообразование УДК 539.375 круговий диск температурне поле зона ослаблених між- часткових зв’язків зусилля в зв’язках тріщиноутворення УДК 539.375 |
| url | https://journals.uran.ua/jme/article/view/36748 |
| work_keys_str_mv | AT kalantarlynailâmeradžgyzy computationalmodelofcrackingincircularheateddisk AT kalantarlynailâmeradžgyzy rasčetnaâmodelʹtreŝinoobrazovaniâvkrugovomnagrevaemomdiske |