Доктор технических наук, профессор
Минск
Minsk
Магистр технических наук
Адрес для переписки:Хвасько Виктория Михайловна –Белорусский национальный технический университет, пр. Независимости, 65/1,220013, г. Минск, Республика Беларусь.Тел.: +37517 293-92-36hvasko.victoriya@gmail.com
Address for correspondence:Khvasko Victoriya M. –Belarusian National Technical University,65/1, Nezavisimosty Ave.,220013, Minsk, Republic of Belarus.Tel.: +37517 293-92-36 hvasko.victoriya@gmail.com
Существующие методики расчета температурных напряжений в составных стержнях имеют определенные недостатки. Важность этих расчетов связана с безопасностью и эффективностью подобных инженерных конструкций в таких отраслях, как строительство, машиностроение, авиация. В статье представлено исследование поведения составных стержней при температурном воздействии с учетом деформации изгиба и условий возникновения максимальных нормальных напряжений. Проанализированы составные стержни, состоящие из двух различных металлов, сваренных между собой. Разработана методика расчета нормальных напряжений, учитывающая физико-механические характеристики материалов составных частей, такие как модуль упругости и коэффициент температурного линейного расширения. Выявлены собственные нейтральные слои каждого металлического стержня, что позволяет более точно определить распределение напряжений в составных стержнях. Приведен пример аналитического расчета нормальных напряжений, возникающих в стержне, состоящем из стальной и алюминиевой частей. Построены эпюры нормальных напряжений по высоте составных стержней. Дополнительно был проведен МКЭ-анализ составного стержня при температурном воздействии, реализованный с помощью ПК Ansys 2023 R2. Результаты численного исследования с высокой точностью подтвердили данные, полученные теоретическим путем. Результаты проведенного исследования имеют важное значение для практического использования при проектировании и конструировании подобных составных конструкций, обеспечивая инженерам более точные данные для анализа влияния температурных напряжений.
Existing methods for calculating temperature stresses in composite rods have certain disadvantages. The importance of such calculations is related to the safety and efficiency of similar engineering structures in various industries such as
construction, mechanical engineering and aviation. The paper presents a study of the behavior of composite rods under thermal loading, taking into account bending deformation and the conditions leading to maximum normal stresses. Composite rods consisting of two different metals welded together have been analyzed. A methodology for calculating normal stresses has been developed that takes into account the physical and mechanical characteristics of the materials of the component parts, such as the modulus of elasticity and coefficient of linear thermal expansion. The intrinsic neutral layers of each metal rod have been identified, which makes it possible to more accurately determine the stress distribution in the composite rods. An example of the analytical calculation of normal stresses occurring in a rod composed of steel and aluminum parts is provided. Diagrams of normal stresses along the height of the composite rods were constructed. Additionally, a FEM analysis of the composite rod under temperature influence was carried out while using Ansys 2023 R2 software. The results of the nume-rical study confirmed with high accuracy the data obtained theoretically. The outcomes of this study are crucial for practical applications in the design and construction of such composite structures, providing engineers with more accurate data for analyzing the influence of thermal stresses.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.