Thermal Properties of Functionally Graded Fibre Material

• Autorzy: Turant J. , Radaszewska E.

Identyfikatory

DOI

10.5604/12303666.1201133

Warianty tytułu

PL

Własności termiczne włóknistych materiałów gradientowych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In this paper the problem of modelling graded materials in the form of a fibre composite with varying fibre diameter is considered. The aim of modelling was to determine the micro and macroscopic thermal properties of this type of material, in which the average thermal conductivity in relation to fibre saturation changes was calculated at any point of fibre FGM, and then the effective thermal conductivity of a whole layer of the material was determined. To do that, a unit cell of the material of given structure was isolated and the onedimensional heat flux passing through it was considered. As an effect of the investigation, the procedure of effective thermal conductivities calculation was presented and illustrated with a numerical example. Additionally the discrete and continuous approach to the effective thermal conductivities calculations were analysed and compared.

PL

W pracy zajęto się problemem modelowania włóknistych materiałów gradientowych o zmiennej średnicy włókien. Celem modelowania było określenie mikro i makro własności termicznych tego typu materiałów. Konsekwentnie, w dowolnym punkcie materiału gradientowego obliczono średni współczynnik przewodzenia ciepła w kierunku zmian nasycenia kompozytu włóknami a następnie określono efektywną przewodność cieplną całej warstwy materiału. W tym celu wyodrębniono elementarną komórkę materiału o określonej strukturze i rozpatrzono dla niej jednowymiarowy przepływ ciepła. Zaprezentowaną metodologię obliczania zastępczych współczynników ciepła zilustrowano numerycznym przykładem. Dodatkowo przeanalizowano i porównano dyskretne i ciągłe podejście do obliczenia zastępczych współczynników przewodzenia ciepła.

Słowa kluczowe

EN

functionally graded material; fiber composites; graded materials modeling; effective thermal conductivity

PL

materiały gradientowe; kompozyty włókniste; modelowanie materiałów; przewodnictwo cieplne

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Łódzki Instytut Technologiczny
• Czasopismo: Fibres & Textiles in Eastern Europe
• Rocznik: 2016
• Tom: Vol. 24, no. 4 (118)
• Strony: 68--73
• Opis fizyczny: Bibliogr. 19 poz., rys.

Twórcy

autor

Turant J.

• Department of Technical Mechanics and Informatics, Technical University of Łódź, Łódź, Poland

autor

Radaszewska E.

• Department of Technical Mechanics and Informatics, Technical University of Łódź, Łódź, Poland

Bibliografia

• 1. Latha PK, Darshana Y, Venugopal V. Role of building material in thermal comfort in tropical climates – A review. Journal of Building Engineering 2015; 3: 104–113.
• 2. Mlakar J, Štrancar J. Temperature and humidity profiles in passive-house building blocks. Build Environ 2013; 60: 185–193.
• 3. Song G, Paskaluk S, Sati R, Crown EM, Dale JD, Ackerman M. Thermal protective performance of protective clothing used for low radiant heat protection. Text Res J 2011; 81(3): 311-323.
• 4. Yu S, Warren JJ. Numerical modeling of heat and moisture transfer in a wearable convective cooling system for human comfort. Build Environ 2015; 93(2): 50–62.
• 5. Korycki R. Two-dimensional shape identification for the unsteady con-duction problem. Struct Multidiscip O 2001; 21(3): 229-238.
• 6. Zucca S. Identification of a low-order model for thermal stress monitoring. J Therm Stresses 2005; 28(3): 301-315.
• 7. Kodur VKR, Naser M, Pakala P, Varma A. Modeling the response of composite beam–slab assemblies exposed to fire. J Constr Steel Res 2013; 80: 163-173.
• 8. Korycki R. Modeling of transient heat transfer within bounded seams. Fibres Text East Eur 2011; 88(5): 112-116.
• 9. Padture NP, Gell M, Jordan EH. Thermal Barrier Coatings for Gas-Turbine Engine Applications. Science Journals 2002; 296(5566): 280-284.
• 10. Koizumi M. FGM activities in Japan. Compos Part B-Eng 1997; 28(1-2): 1-4.
• 11. Shabana YM, Noda N. Numerical evaluation of the thermomechanical effective properties of a functionally graded material using the homogenization method. Int J Solids Struct 2008; 45: 3494-3506.
• 12. Yin HM, Paulino GH, Buttlar WG, Sun LZ. Effective Thermal Conductivity of Two-Phase Functionally Graded Particulate Composites. J Appl Phys 2005; 98(6): 063704-063704-9.
• 13. Giunta G, Crisafulli D, Belouettar S, Carrera E. A thermo-mechanical analysis of functionally graded beams via hierarchical modelling. Compos Struct 2013; 95: 676-690.
• 14. Loja MAR, Barbosa JI, Mota Soares CM. A study on the modeling of sandwich functionally graded particulate composites. Compos Struct 2012; 94(7): 2209–2217.
• 15. Huu-Tai T, Seung-Eock K. A review of theories for the modeling and analysis of functionally graded plates and shells 2015. Compos Struct; 128: 70–86.
• 16. Kelly A. Concise Encyclopedia of Composite Materials. Pergamon, 1994.
• 17. Olatunji AO, Boetcher SKS, Cundari TR. Thermal conduction analysis layered functionally graded materials. Comp Mater Sci 2012; 54: 329-335.
• 18. Ghoshdastidar PS. Heat Transfer. Oxford University Press, 2004.
• 19. Dems K, Radaszewska E, Turant J. Modeling of Fibre-Reinforced Composite Material Subjected to Thermal Load. J Therm Stresses 2012; 35: 579-595

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę.