Теоретические основы экспериментальной реализации метода термомеханических аналогий для определения термонапряженного состояния в неоднородных элементах машиностроительных конструкций с объемным тепловыделением

• Автор: Иванов, Андрей Сергеевич
• Шифр специальности: 01.02.04
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 264 с. : ил.

Содержание
Введение
Глава I. Обзор и анализ современных методов исследования напряженно деформированного состояния неоднородных элементов машиностроительных конструкций с объемным тепловыделением
§ 1.1. Особенности конструкций и условий эксплуатации
машиностроительных изделий с объемным тепловыделением
§ 1.2. Традиционные и перспективные конструкционные
материалы в различных областях машиностроения
§ 1.3. Анализ результатов теоретических и экспериментальных исследований термонапряженного состояния элементов конструкций различного назначения
§ 1.4. Математические аналогии при определении внутренних температурных напряжений
§ 1.5. Постановка задачи экспериментальных исследований. 47 Глава II. Методы определения внутренних температурных
напряжений в механике деформируемого твердого тела
§2.1. Физические механизмы образования внутренних температурных напряжений при изготовлении и эксплуатации машиностроительных конструкций
§2.2. Общие уравнения термоупругости
§2.3. Аналогия между квазистатической задачей термоупругости и задачей изотермической теории упругости с объемными и поверхностными силами
§2.4. Аналитические методы определения внутренних температурных напряжений в механике деформируемого твердого тела

§2.5. Исследование внутренних напряжений методами вычислительного эксперимента
§2.6. Использование математических аналогий при моделировании внутренних температурных напряжений
Глава III. Математические аналогии при моделировании внутренних температурных напряжений в неоднородных конструкциях с переменными характеристиками
§3.1. Переменные характеристики исследуемых тел и структур: свойства материалов, режимы эксплуатации, параметрическая неоднородность особенностей геометрической формы
§3.2. Термонапряженное состояние элементов конструкций
с переменными физико-механическими характеристиками
§3.3. Температурные напряжения в тепловыделяющих элементах при изменении мощности объемного тепловыделения
§3.4. Особенности геометрических параметров тепловыделяющих элементов
§3.5. Управление термонапряженным состоянием при изменении геометрической формы цилиндрических тепловыделяющих элементов
Глава IV. Математические аналогии при определении внутренних напряжений в элементах конструкций с неоднородной
структурой материала
§4.1. Неоднородности структуры материала - источник
внутренних напряжений
§4.2. Внутренние напряжения в окрестности новой фазы
произвольной формы
§4.3. Особенности напряженно-деформированного состояния поверхностей с покрытиями в элементах машиностроительных конструкций

§4.4. Моделирование внутренних напряжений в наноструктурных материалах
Глава V. Адаптация метода термомеханических аналогий к
расчетам элементов строительных конструкций
§5.1. Математические аналогии в исследованиях процессов объемного тепловыделения и термонапряженного состояния элементов строительных конструкций большой протяженности
Глава VI. Экспериментальная реализация метода термомеханических аналогий в определении термонапряженного состояния неоднородных элементах конструкций с объемным тепловыделением
§6.1. Верификация метода математических аналогий в реализации модельного эксперимента проводимых исследований
§6.2. Экспериментальное моделирование термонапряженного состояния элементов конструкций атомной техники
§6.3. Экспериментальное определение температурных напряжений в литых заготовках машиностроительных конструкций
обол очечного типа
§6.4. Моделирование напряженно-деформированного состояния строительных конструкций сложной геометрии при сооружении в полевых условиях
§6.5. Практическая реализация метода экспериментальной термомеханической аналогии в инженерных решениях конкретных задач
Основные выводы
Литература
Приложения

В качестве иллюстративного примера приведем кривые одноосного растяжения моно-, поли- и нанокристалличесокй меди [87]. (рис.1.12). Прочностные свойства нанокристаллических материалов определяются размером нанозерен и состоянием границ между ними. Из рис. 1.10 отчетливо видно, что диаграмма растяжения чистых нанокристаллических металлов в координатах «напряжение - деформация» отличается от диаграммы растяжения для обычных поликристаллов. Поэтому при моделировании внутренних напряжений в материалах с неоднородной структурой в первую очередь следует обращать внимание на измененные упругие и теплофизические характеристики материала нанозерен. Согласно [87], кристаллическая решетка нанозерен имеет внутренние упругие искажения, которые приобретают максимальные значения на границах. Межфазные границы могут иметь различное строение: аморфное, квазиаморфное, с дислокациями несоответствия. По мере уменьшения размера нанозерна происходит смена механизма деформации.
о, МПа
Рис. 1.10. Кривые одноосного растяжения для моно - (1), поли- (2) и нанокристаплической
меди (3)
Если размер зерен превышает 70 нм, то деформация происходит за счет активного движения дислокаций и их взаимодействия с границами зерен. Если размер нанозерен менее 30 нм, то начинает сказываться влияние ротационных мод деформации (разворот нанозерен). При уменьшении размера нанозерен до 6 нм деформация наноматериала осуществляется