Стаття

Отримано 24.09.2022

Доопрацьовано 18.02.2022

Прийнято 26.03.2023

Взято з Вип. 113, Ч. 1, 2023

Сторінки 98 -107

Shlyun, N. (2023). THERMO-MECHANICAL SIMILARITY IN THE EXPERIMENTAL AND THEORETICAL MODELING OF THE THERMAL RESISTANCE OF ROAD MATERIALS AND STRUCTURES. Automobile Roads and Road Construction, (113.1), 98-107. https://doi.org/10.33744/0365-8171-2023-113.1-098-107

ТЕРМОМЕХАНІЧНА ПОДІБНІСТЬ ПРИ ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНОМУ ТА ТЕОРЕТИЧНОМУ МОДЕЛЮВАННІ ТЕРМОМІЦНОСТІ ДОРОЖНІХ МАТЕРІАЛІВ ТА КОНСТРУКЦІЙ

Наталія Шлюнь

Експериментальне чи теоретичне моделювання термоміцності дорожніх матеріалів та конструкцій зазвичай пов’язане з заміною вивчення ефекту, що нас цікавить, в натурі (прототипі) аналізом розв’язків відповідних математичних рівнянь або із розглядом аналогічного явища на експериментальній моделі меншого чи більшого масштабу в спеціальних лабораторних чи експериментальних умовах при повному або частковому дотриманні відповідності між фізичними властивостями об’єктів натури та моделі. Основний зміст моделювання полягає в тому, щоб за результатами математичних або експериментальних дослідів можна було робити висновки про поведінку системи в натурних умовах. Як правило, моделювання буває основане на розгляді геометрично чи фізично подібних явищ деформування конструкцій. При цьому вважається, що два тіла геометрично подібні, якщо відношення всіх відповідних довжин однакові, тобто, рівні коефіцієнту подібності чи масштабу. Два явища фізично подібні, якщо за заданими характеристиками одного з них можна визначити характеристики другого з переходом від однієї системи одиниць до іншої. В результаті встановлення системи параметрів, що визначають виділений клас явищ, можна встановити умови подібності двох із них. Задача визначення умов подібності для дорожніх матеріалів та конструкцій ускладняється, коли вони експлуатуються в умовах змінних температур, і число параметрів, для яких необхідно обчислювати масштабні коефіцієнти, збільшується. В даній роботі вони визначаються на базі теорії термопружності для геометричних характеристик, параметрів пружності (модуля Юнга, коефіцієнта Пуассона) та термічних параметрів (коефіцієнта лінійного температурного розширення, коефіцієнта теплопровідності). Умови подібності визначаються для функцій термопереміщення, термонапруження та температури. На конкретних прикладах показано також, що методи теорії подібності можуть бути інструментом для розв’язання прикладних задач

теорія подібності, масштабні коефіцієнти, дорожні конструкції, термопружність, термонапруження
  1. Bluman, G., Broadbridge, P., King, J.R., & Ward, M.J. (2010). Similarity: Generalizations, applications and open problems. Journal of Engineering Mathematics, 66, 1-9.
  2. Stahl, W.R. (1962). Similarity and dimensional methods in biology. Science, 137(3525), 205-212. doi: 10.1126/science.137.3525.205.
  3. Sedov, L.I. (1993). Similarity and dimensional methods in mechanics. Boca Raton: CRC Press.
  4. Sterrett, S.G. (2009). Similarity and dimensional analysis. In A. Meijers (Ed.), Philosophy of technology and engineering sciences (pp. 799-823). Amsterdam: Elsevier.
  5. Chen, Y., Garcia, E.K., Gupta, M.R., Rahimi, A., & Cazzanti, L. (2009). Similarity-based classification: Concepts and algorithms. Journal of Machine Learning Research, 10, 747-776.
  6. Balcan, M.-F., Blum, A., & Srebro, N. (2008). A theory of learning with similarity functions. Machine Learning, 72(1-2), 89-112.
  7. Dugundji, J., & Kollios, G. (1962). Similarity laws for aerothermoelastic testing. Journal of the Aerospace Sciences, 29(8), 936-950.
  8. Green, A.E., Radok, J.R.M., & Rivlin, R.S. (1958). Thermo-elastic similarity laws. Quarterly of Applied Mathematics, 15(4), 381-393.
  9. Hovanesian, J.D., & Kowalski, H.C. (1967). Similarity in thermoelasticity. Experimental Mechanics, 82-84. doi: 10.1007/BF02326711.
  10. Kovalenko, A.D. (1970). Fundamentals of thermoelasticity. Kyiv: Naukova Dumka.
  11. Hetnarski, R.B., & Ignaczak, J. (2004). Mathematical theory of elasticity. New York: Taylor & Francis.
  12. Nowacki, W. (1986). Thermoelasticity (2nd ed.). Warsaw: PWN – Polish Scientific Publishers.
  13. Gulyaev, V.I., Gaidachuk, V.V., Mozgovyi, V.V., Gustielev, O.O., Zaiets, Yu.O., Shevchuk, L.V., & Shlyun, N.V. (2018). Thermoelastic state of multilayer road pavements. Kyiv: NTU.
  14. Gulyaev, V.I., Mozgovyi, V.V., Shlyun, N.V., Shevchuk, L.V., & Bilobrytska, O.I. (2022). Negative thermomechanical effects in granular composites with incompatible thermomechanical parameters of their components. International Review of Mechanical Engineering, 16(4), 188-197. doi: 10.15866/ireme.v16i4.21996.
  15. Gulyaev, V.I., Mozgovyi, V.V., Shlyun, N.V., & Shevchuk, L.V. (2022). Modelling negative thermomechanical effects in reinforced road structures with thermoelastic incompatibility of coating and reinforcement materials. System Research and Information Technologies, 2, 117-127. doi: 10.20535/SRIT.2308-8893.2022.2.09.
  16. Shlyun, N.V. (2022). Features of the thermo-stressed state of asphalt concrete road pavements with rubber inclusions. Roads and Bridges, 26, 124-137.
  17. Wang, S.S. (1984). Edge delamination in angle-ply composite laminates. AIAA Journal, 22(2), 256-264.
  18. Schellekens, J.C.J., & de Borst, R. (1993). Free edge delamination in carbon epoxy laminates: A novel numerical/experimental approach. Composite Structures, 28, 1-9.
  19. Lecomte-Grosbras, P., Paluch, B., & Brieu, M. (2010). Free edge effects study in laminated composites using digital image correlation: Effect of material and geometrical singularities. EPJ Web of Conferences, 6, article number 20011. doi: 10.1051/epjconf/20100620011.
  20. Khayal, O.M.E.S. (2019). A review study of delamination in composite laminated plates. doi: 10.13140/RG.2.2.12740.07041.

https://doi.org/10.33744/0365-8171-2023-113.1-098-107