Non-stationary heat transfer in a hollow cylinder with functionally graded material properties

• Autorzy: Ostrowski P. , Michalak B.

Warianty tytułu

PL

Niestacjonarny przepływ ciepła w wydrążonym cylindrze wykonanym z materiału o funkcyjnej gradacji własności

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The unidirectional non-stationary heat conduction in a two-phase hollow cylinder is considered. The conductor is made of two-phase stratified composites and has smooth gradation of effective properties in the radial direction. Therefore, we deal here with a special case of functionally graded materials, FGM. The formulation of mathematical model of the conductor is based on a tolerance averaging approach (TAA). Application to the non-stationary heat conduction and a comparison of the tolerance model with the asymptotic one is shown. The effect of geometry and material properties of the conductor on the temperature field is examined.

PL

W pracy rozważano niestacjonarne przewodzenia ciepła w dwuskładnikowym wydrążonym cylindrze. Przewodnik jest wykonany z dwuskładnikowego warstwowego kompozytu mającego łagodną zmienność efektywnych własności w kierunku promieniowym. Stąd mamy tutaj do czynienia ze specjalnym przypadkiem materiału o funkcyjnej gradacji własności (ang. functionally graded materiale, FGM). Zbudowanie uśrednionego modelu matematycznego rozpatrywanego przewodnika jest oparte na technice tolerancyjnej aproksymacji. W pracy pokazano zastosowanie otrzymanego modelu tolerancyjnego i porównanie wyników z wynikami dla modelu asymptotycznego w przypadku niestacjonarnego przewodzenia ciepła. Zbadano wpływ zmienności geometrii i własności materiałowych przewodnika na pole tempertatury.

Słowa kluczowe

EN

heat transfer; functionally graded material; tolerance averaging approach

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Mechaniki Teoretycznej i Stosowanej
• Czasopismo: Journal of Theoretical and Applied Mechanics
• Rocznik: 2011
• Tom: Vol. 49 nr 2
• Strony: 385--397
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Ostrowski P.

autor

Michalak B.

• Technical University of Lodz, Department of Structural Mechanics, Łódź, Poland,

Bibliografia

• 1. Aboudi J., Pindera M.J., Arnold S.M., 1999, Higher-order theory for functionally graded materials, Composites: Part B, 30, 777-832
• 2. Hosseini S.M., Akhlaghi M., Shakeri M., 2008, Heat conduction and heat wave propagation in functionally graded thick hollow cylinder base on coupled thermoelasticity without energy dissipation, Heat Mass Transfer, 44, 1477-1484
• 3. Jikov V.V., Kozlov C.M., Olejnik O.A., 1994, Homogenization of Differential Operators and Integral Functionals, Springer, Heidelberg
• 4. Lewinski T., Kucharski S., 1992, A model with length scales for composites with periodic structure. Steady state heat conduction problem, Comp. Mech., 9, 249-265
• 5. Matysiak S.J., 1991, On certain problems of heat conduction in periodic composites, ZAMM, 71, 524-528
• 6. Michalak B., Woźniak C., Woźniak M., 2007, Modelling and analysis of certain functionally graded heat conductor, Arch. Appl. Mech., 77, 823-834
• 7. Ootao Y., Tanigawa Y., 2006, Transient thermoelastic analysis for a functionally graded hollow cylinder, J. Therm. Stresses, 29, 1031-1046
• 8. Sladek J., Sladek V., Zhang C.H., 2003, Transient heat conduction analysis in functionally graded materials by the meshless local boundary integral equation method, Computational Materials Science, 28, 494-504
• 9. Suresh S., Mortensen A., 1998, Fundamentals of Functionally Graded Materials, Cambridge, The University Press
• 10. Wang B.L., Mai Y.W., 2005, Transient one-dimensional heat conduction problems solved by finite element, International Journal of Mechanical Sciences, 47, 303-317
• 11. Woźniak C., Michalak B., Jędrysiak J., edit., 2008, Thermomechanics of Micro-Heterogeneous Solids and Structures. Tolerance Averaging approach, Wyd. Pol. Łodzkiej, Łodź
• 12. Woźniak C., Wierzbicki E., 2000, Averaging Techniques in Thermomechanics of Composite Solids. Tolerance Averaging Versus Homogenization, Wyd. Pol. Częst., Częstochowa