Thermal-magnetic-elastic effect analysis of a thin current-carrying conical frustum shell
A thermal-magnetic-elastic problem for a thin current-carrying conical frustum shell in a magnetic field is studied. The normal Cauchy form of nonlinear differential equations, which include in total eight basic unknown variables, are obtained by the variable replacement method. Using the Newmark’s...
Saved in:
| Published in: | Прикладная механика |
|---|---|
| Date: | 2020 |
| Main Authors: | , |
| Format: | Article |
| Language: | English |
| Published: |
Інститут механіки ім. С.П. Тимошенка НАН України
2020
|
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/188220 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Thermal-magnetic-elastic effect analysis of a thin current-carrying conical frustum shell / Y.H. Bian, C. Zhang // Прикладная механика. — 2020. — Т. 56, № 1. — С. 128-143. — Бібліогр.: 23 назв. — англ. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1862542705134927872 |
|---|---|
| author | Bian, Y.H. Zhang, C. |
| author_facet | Bian, Y.H. Zhang, C. |
| citation_txt | Thermal-magnetic-elastic effect analysis of a thin current-carrying conical frustum shell / Y.H. Bian, C. Zhang // Прикладная механика. — 2020. — Т. 56, № 1. — С. 128-143. — Бібліогр.: 23 назв. — англ. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Прикладная механика |
| description | A thermal-magnetic-elastic problem for a thin current-carrying conical frustum shell in a magnetic field is studied. The normal Cauchy form of nonlinear differential equations, which include in total eight basic unknown variables, are obtained by the variable replacement method. Using the Newmark’s stable finite equidifferent formulas and the quasi-linearization method, the nonlinear partial differential equations are reduced to a sequence of quasi-linear differential equations, which can be solved by the discrete-orthogonalization method. The temperature field in a thin conical frustum shell and the integral eigenvalues are derived after considering Joule’s heat effect in an electromagnetic field and the thermal equilibrium equation. The change of stresses, displacements, and temperatures in the thin current-carrying conical frustum shell with variation of the electromagnetic parameters is discussed. It is proved that the stresses, strains, and temperatures in thin shells can be controlled by changing the electromagnetic and mechanical parameters by considering a specific example. These results are expected to be a theoretical reference for further analysis of this case.
Вивчено термомагнітопружну задачу для тонкої конічної зрізаної оболонки, що проводить струм і перебуває у магнітному полі. Отримано методом заміни змінних нелінійні диференціальні рівняння нормального за Коші типу, які включають всього вісім невідомих змінних. За допомогою стійких скінченних формул Ньюмарка і методу квазілінеаризації нелінійні диференціальні рівняння з частинними похідними зведені до послідовності квазілінійних диференціальних рівнянь, які далі можуть розв'язуватися методом дискретної ортогоналізації. З розгляду теплового ефекту Джоуля в електромагнітному полі і рівняння теплової рівноваги визначено температурне поле в тонкій конічній зрізаній оболонці і інтегральні власні значення. На спеціальному прикладі проаналізовано зміну напружень, зміщень та температури зі зміною електромагнітних параметрів. Отримані результати матимуть теоретичне продовження в дослідженні поставленої задачі
|
| first_indexed | 2025-11-24T21:02:48Z |
| format | Article |
| fulltext | |
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-188220 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0032-8243 |
| language | English |
| last_indexed | 2025-11-24T21:02:48Z |
| publishDate | 2020 |
| publisher | Інститут механіки ім. С.П. Тимошенка НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Bian, Y.H. Zhang, C. 2023-02-16T17:33:23Z 2023-02-16T17:33:23Z 2020 Thermal-magnetic-elastic effect analysis of a thin current-carrying conical frustum shell / Y.H. Bian, C. Zhang // Прикладная механика. — 2020. — Т. 56, № 1. — С. 128-143. — Бібліогр.: 23 назв. — англ. 0032-8243 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/188220 A thermal-magnetic-elastic problem for a thin current-carrying conical frustum shell in a magnetic field is studied. The normal Cauchy form of nonlinear differential equations, which include in total eight basic unknown variables, are obtained by the variable replacement method. Using the Newmark’s stable finite equidifferent formulas and the quasi-linearization method, the nonlinear partial differential equations are reduced to a sequence of quasi-linear differential equations, which can be solved by the discrete-orthogonalization method. The temperature field in a thin conical frustum shell and the integral eigenvalues are derived after considering Joule’s heat effect in an electromagnetic field and the thermal equilibrium equation. The change of stresses, displacements, and temperatures in the thin current-carrying conical frustum shell with variation of the electromagnetic parameters is discussed. It is proved that the stresses, strains, and temperatures in thin shells can be controlled by changing the electromagnetic and mechanical parameters by considering a specific example. These results are expected to be a theoretical reference for further analysis of this case. Вивчено термомагнітопружну задачу для тонкої конічної зрізаної оболонки, що проводить струм і перебуває у магнітному полі. Отримано методом заміни змінних нелінійні диференціальні рівняння нормального за Коші типу, які включають всього вісім невідомих змінних. За допомогою стійких скінченних формул Ньюмарка і методу квазілінеаризації нелінійні диференціальні рівняння з частинними похідними зведені до послідовності квазілінійних диференціальних рівнянь, які далі можуть розв'язуватися методом дискретної ортогоналізації. З розгляду теплового ефекту Джоуля в електромагнітному полі і рівняння теплової рівноваги визначено температурне поле в тонкій конічній зрізаній оболонці і інтегральні власні значення. На спеціальному прикладі проаналізовано зміну напружень, зміщень та температури зі зміною електромагнітних параметрів. Отримані результати матимуть теоретичне продовження в дослідженні поставленої задачі This research was partially supported by a grant from the National Natural Science Foundation of China, the Foundation of Key Laboratory of Nonlinear Continuum Mechanics, Institute of Mechanics of Chinese Academy of Sciences. The authors gratefully acknowledge these supports. en Інститут механіки ім. С.П. Тимошенка НАН України Прикладная механика Thermal-magnetic-elastic effect analysis of a thin current-carrying conical frustum shell Анализ термомагнитоупругих эффектов в тонкой токопроводящей конической усеченной оболочке Article published earlier |
| spellingShingle | Thermal-magnetic-elastic effect analysis of a thin current-carrying conical frustum shell Bian, Y.H. Zhang, C. |
| title | Thermal-magnetic-elastic effect analysis of a thin current-carrying conical frustum shell |
| title_alt | Анализ термомагнитоупругих эффектов в тонкой токопроводящей конической усеченной оболочке |
| title_full | Thermal-magnetic-elastic effect analysis of a thin current-carrying conical frustum shell |
| title_fullStr | Thermal-magnetic-elastic effect analysis of a thin current-carrying conical frustum shell |
| title_full_unstemmed | Thermal-magnetic-elastic effect analysis of a thin current-carrying conical frustum shell |
| title_short | Thermal-magnetic-elastic effect analysis of a thin current-carrying conical frustum shell |
| title_sort | thermal-magnetic-elastic effect analysis of a thin current-carrying conical frustum shell |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/188220 |
| work_keys_str_mv | AT bianyh thermalmagneticelasticeffectanalysisofathincurrentcarryingconicalfrustumshell AT zhangc thermalmagneticelasticeffectanalysisofathincurrentcarryingconicalfrustumshell AT bianyh analiztermomagnitouprugihéffektovvtonkoitokoprovodâŝeikoničeskoiusečennoioboločke AT zhangc analiztermomagnitouprugihéffektovvtonkoitokoprovodâŝeikoničeskoiusečennoioboločke |