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热弹性接触问题。 (英语) Zbl 0718.73076号

热应力III,机械。数学。方法,2。序列号。,热量。应力3,1-106(1989)。
[关于整个系列,请参见Zbl 0706.00026号.]
本文考虑了热弹性变形对接触力学的影响,这门学科被证明有丰富有趣的物理现象。大多数实际接触系统涉及几乎一致的表面。如果不是这样,由于接触产生的应力集中将非常高,并且很容易发生永久塑性变形或断裂。对于接近一致的表面,表面轮廓中相对较小的变化可能会对接触压力分布和接触面积的大小产生重大影响——实际上,滚子轴承制造商已经深入研究了制造的滚子轮廓相对较小的差异对接触压力的影响,从而对轴承寿命的影响。
因此,我们不应惊讶地发现,热弹性变形虽然很小,但通常足以对接触力学产生重大影响。事实上,正如我们所看到的,热弹性接触问题可以表现出在等温问题中没有对应物的显著行为。一个相当重要的实际情况是,由于滑动系统中的摩擦,在界面处产生热量,从而导致温度不均匀。在这种情况下,热变形导致接触面积减小,并且经常导致负载集中在标称接触面积的相对较小的部分,从而导致高的局部温度。这种现象称为热弹性不稳定性,是高性能刹车(例如飞机刹车)设计的主要限制。
在静态接触中,接触构件的不同热膨胀会导致接触面积增长或收缩,从而导致界面热流的热阻发生变化。事实上,会发生“热整流”,即热阻取决于热流方向。传热领域中另一个有趣的应用涉及双联热交换器管,即由两个圆柱体组成的管,一个圆柱体收缩到另一个圆柱形,以保持预应力状态。由于界面处的热膨胀和接触条件之间的相互作用,这些可以表现出多个稳态解。

MSC公司:

74A55型 摩擦理论(摩擦学)
74M15型 固体力学中的接触
74甲15 固体力学中的热力学
74G70型 固体力学中的应力集中奇点
74G60型 分叉和屈曲