Naprężenia w warstwowej konstrukcji zespolonej z materiałów o różnej rozszerzalności termicznej

• Autorzy: Marcinkowski J.

Identyfikatory

DOI

10.15199/33.2018.04.37

Warianty tytułu

EN

Stresses in a layered, composite structure fabricated from materials of different thermal expansions

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W warstwowych konstrukcjach zespolonych mogą pojawić się duże naprężenia wywołane zmianą temperatury nie tylko wtedy, gdy konstruktorzy nie zadbali o swobodę deformacji całej konstrukcji czy jej fragmentu. Bardzo duże naprężenia mogą wystąpić także wtedy, gdy poszczególne elementy konstrukcji lub ich części zostały wykonane z materiałów o różnym współczynniku liniowej rozszerzalności termicznej. Taki przypadek został zaprezentowany w artykule. Wyprowadzono wzory analityczne na naprężenia i przemieszczenia wywołane zmianą temperatury w dwuwarstwowym pręcie zespolonym wykonanym z materiałów o różnym współczynniku liniowej rozszerzalności termicznej. Poprawność wyprowadzonych wzorów analitycznych zweryfikowano na wybranych przykładach za pomocą symulacji numerycznych. Wykazano, że zmiana temperatury może doprowadzić do znacznego zwiększenia naprężeń w obu warstwach elementu zespolonego.

EN

Significant stresses evoked by the temperature change can appear in layered, composite constructional members not only in cases when the designers have forgotten to ensure the freedom of deformations of the whole structure or its segment. Comparatively large stresses can appear also when particular structural members or their parts were fabricated from materials of different coefficients of thermal expansion. Such a case is presented in this paper. Analytical formulae on stresses and displacements evoked by the temperature change in two layered, composite rod fabricated from materials of different coefficients of thermal expansion is presented. Correctness of the derived formulae has been verified on the chosen examples by means of numerical simulations. It has been revealed that in some circumstances a temperature change can lead to the significant increase of stresses in both layers of the composite, structural member.

Słowa kluczowe

PL

konstrukcja zespolona; konstrukcja warstwowa; zmiana temperatury; współczynnik rozszerzalności cieplnej; naprężenie; deformacja; wzór analityczny; symulacja numeryczna

EN

composite structure; layered structure; temperature change; thermal expansion coefficient; stress; deformation; analytical formula; numerical simulation

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Materiały Budowlane
• Rocznik: 2018
• Tom: nr 4
• Strony: 107--109
• Opis fizyczny: Bibliogr. 6 poz., il.

Twórcy

autor

Marcinkowski J.

• Uniwersytet Zielonogórski, Wydział Budownictwa, Architektury i Inżynierii Środowiska

Bibliografia

• [1] Clyne T. W. 1996. „Residual stresses in surface coatings and their effects on interfacial debonding”. Key Engineering Materials, vol. 116/117: 307 – 330.
• [2] COSMOS/M. 1999. Finite Element Analysis System, Version 2.5. Los Angeles. Structural Research and Analysis Corporation.
• [3] Hetnarski Richard B., Reza Eslami M. 2009. „Thermal Stresses–Advanced Theory and Applications”. Solid Mechanics and its Applications, Vol. 158. Springer Science+Business Media, B.V.
• [4] Marcinowski Jakub. 2015. „Wpływ gwałtownej zmiany temperatury na stan wytężenia silosów stalowych”. Materiały Budowlane 517 (9): 104 – 106. DOI: 10.15199/33.2015.09.41.
• [5] Marcinowski Jakub. 2018. „Wpływ zmiany temperatury na rozkład naprężeń w powłoce naprawianej i w cienkiej warstwie naprawczej”. Przegląd Budowlany (3): 29 – 31.
• [6] Szumigała Maciej, Marcin Chybiński, Łukasz Polus. 2017. „Preliminary analysis of the aluminium-timber composite beams”. Civil and Environmental Engineering Reports, CEER, 27 (4): 131 – 141.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).