Температурные напряжения в цилиндрической оболочке из углеродных волокон и контактная задача теплообмена

Авторы

Абашев В. М.^*, Демидов А. С.^**, Ерёмкин И. В.^***, Киктев С. И.^****, Хомовский Я. Н.^*****

Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет), 125993, г. Москва, Волоколамское шоссе, д. 4

*e-mail: abashevVM@mai.ru
**e-mail: demidov@mai.ru
***e-mail: horizont62@yandex.ru
****e-mail: ipk_avm@mai.ru
*****e-mail: yariksp@mail.ru

Аннотация

Рассматривается взаимосвязь радиальных температурных напряжений и теплопроводности в радиальном направлении в цилиндрической оболочке из углерод-углеродного композитного материала (УУКМ). Предлагается формула для оценки термического сопротивления оболочки. Показано, что уточнение результатов расчета возможно путем учета модуля Юнга поверхностного слоя углеродного волокна. Выполнены сравнительные расчеты теплопроводности оболочки из углеродных волокон диаметром 0,02; 0,05; 0,2; 0,5 и 1 мм в радиальном направлении. Приведены графики зависимостей контактных сил в местах касания волокон и радиусов контактных пятен от диаметров волокон. Представлены технологические возможности улучшения свойств углерод-углеродных композитных материалов по результатам анализа радиальных напряжений, и обоснована необходимость исследования механических свойств материала в направлении, перпендикулярном слоям оболочки.

Ключевые слова

углерод-углеродные композитные материалы, температурные напряжения, контактный теплообмен, цилиндрическая оболочка, термическое сопротивление

Библиографический список

1. Дульнев Г.Н., Заричняк Ю.П. Теплопроводность смесей и композиционных материалов: Справочная книга. – Л.: Энергия, 1974. – 264 с.

2. Стронг Х.М., Бэнди Ф.П., Бовенкерк Х.П. Вакуумная тепловая изоляция для плоских стенок // Вопросы глубокого охлаждения: Сборник статей. М.: Иностранная литература, 1961. С. 362– 389.

3. Пономарев С.Д., Бидерман В.Л., Лихарев К.К., Макушин В.М., Малинин Н.Н., Феодосьев В.И. Расчеты на прочность в машиностроении. – М.: Машгиз, 1958. – Т. 2. – 974 с.

4. Углеродные волокна: Пер. с японского / Под ред. С. Симамуры. – М.: Мир, 1987. – 304 с.

5. ГОСТ 24622-91 Пластмассы. Определение твердости. Твердость по Роквеллу. – М.: Комитет стандартизации и метрологии СССР, 1991. – 11 с.

6. Тимошенко С.П., Гудьер Дж. Теория упругости. – М.: Наука, 1979. – 560 с.

7. Авдуевский В.С., Галицейский Б.М., Глебов Г.А. и др. Основы теплопередачи в авиационной и ракетно-космической технике: Учебник для авиационных специальностей вузов. – М.: Машиностроение, 1975. – 519 с.

8. Чиркин В.С. Теплофизические свойства материалов.– М.: Атомиздат, 1968. – 484 с.

9. РД 50-675-88. Методические указания. Расчеты и испытания на прочность в машиностроении. Материалы композиционные. Методы испытаний на межслойный сдвиг. – М.: Издательство стандартов, 1989. – 8 с.

10. Демидов А.С., Кашелкин В.В. Экспериментально-расчетная оценка поврежденности конструктивных элементов // Вестник Московского авиационного института. 2010. Т.17. № 3. С. 163 – 167.

Скачать статью