Search academic texts

Registration Number

0825U002744, PhD dissertation

Status

Доктор філософії, 113, Прикладна математика

Date

03-09-2025

popup.evolution

o

Title

Evaluation of the strength of contact bimetallic thermoelectric converters by means of mathematical and computer modeling

Author

Tetiana P. Bardyn,

popup.head Bogdan Drobenko
popup.opponent Ivan I. Dyyak
popup.opponent Roman S. Musij
popup.review Rostyslav Terletskyy
popup.review Borys V. Protsiuk

Description

У роботі вирішене важливе науково-прикладне завдання – розроблення методики дослідження міцності та експлуатаційної надійності контактних біметалевих термоперетворювачів на основі рівнянь тривимірної термопружності. Об’єктом дослідження є зумовлена інтенсивним термосиловим навантаженням термопружна поведінка біметалевих термоперетворювачів складної форми і структури. Предметом дослідження є розвиток засобів математичного, числового і комп'ютерного моделювання для дослідження теплових і механічних процесів у термочутливих кусково-однорідних тілах складної форми. Наукова новизна роботи: 1. Розроблено математичну модель для кількісного опису теплових і механічних процесів в кусково-однорідних тілах складної форми і структури за умов термосилового навантаження на основі тривимірних залежностей теорії теплопровідності й неізотермічної термопружності та методику числового розв'язування сформульованої задачі термо¬пружності з використанням методу скінченних елементів і однокрокових багатопараметричних алгоритмів; 2. Побудовано на основі розробленої числової методики обчислювальний алгоритм і створено відповідне проблемно-орієнтоване програмне забезпечення для дослідження термомеханічної поведінки термоперетворювачів за умов їх виготовлення та експлуатації; програмне забезпечення верифіковане на низці модельних задач, для яких відомі аналітичні розв'язки; на цій основі досліджено точність та збіжність отримуваних числових розв'язків; 3. Досліджено напружено-деформований стан контактних біметалевих термоперетворювачів та захисних оболонок для них у просторово-тривимірному формулюванні; 4. На цій основі запропоновано новий клас біметалевих термоперетворювачів, особливості будови яких усувають основну причину виходу з ладу основного конструкційного елемента – розтріскування чи порушення зчеплення між складниками з різними фізико-механічними характеристиками. Через проміжок між складниками і бурти закріплення напруження на внутрішній поверхні секцій з більшим коефіцієнтом лінійного температурного розширення і верхній поверхні складника з буртами з меншим коефіцієнтом не працюють на розрив, тому термоперетворювач при довготривалому циклічному тепловому навантаженні до темпе¬ратур порядку 760–850С зберігає свою цілісність; 5. Отримано коефіцієнти запасу та оцінки експлуатаційного ресурсу захисних оболонок на основі запропонованої розрахункової схеми. Визначено граничне значення кількості циклів навантаження-розвантаження до руйнування для різних типорозмірів; 6. Порівняльний аналіз результатів на основі запропонованого в роботі тривимірного підходу і галузевої нормативної методики з використанням інженерних співвідношень (отриманих на основі моделі балки) показав, що для найбільш навантаженої захисної оболонки максимальні експлуатаційні напруження відрізняються у півтора рази. Практичне та теоретичне значення отриманих результатів. Практичне та теоретичне значення отриманих результатів полягає у розробці варіанту методики математичного і числового моделювання зумовлених дією термосилового навантаження процесів теплопровідності та деформування в кусково-однорідних тілах складної форми і структури. Розроблене програмне забезпечення надає можливість адекватного моделювання та дослідження термомеханічної поведінки кусково-однорідних тіл за термосилового навантаження і може бути основою розробки раціональних за напруженнями конкретних елементів конструкцій за різними критеріями, зокрема, з метою забезпечення в них бажаного чи близького до заданого рівня експлуатаційних напружень. Практичне значення отриманих результатів полягає в розробці біметалевих контактних термо¬перетворювачів нового типу, яких характеризує вища експлуатаційна надійність у порівнянні з існуючими. Результати дисертаційної роботи використані в Державному підприємстві “Львівський державний завод “ЛОРТА” та Національній академії сухопутних військ імені гетьмана Петра Сагайдачного. За допомогою розробленого програмного забезпечення встановлено температурні діапазони безпечної експлуатації термоперетворювачів нового типу та коефіцієнти запасу для кожного типу і розміру їх захисних оболонок. На підставі вико¬наних обчислювальних експериментів для захисних оболонок різних типорозмірів зроблено висновок про можливу безпечну експлуатацію оболонок на номінальних режимах експлуатації за задовільного стану металу, відсутності недопустимих дефектів і відповідності результатів контролю металу вимогам нормативних документів і стандартів. Робота складається зі вступу, п'яти розділів, висновків, переліку ви¬користаних джерел та додатку. Основні результати досліджень, отримані в дисертації, опубліковано в 13-ох наукових працях, зокрема в 4 статтях у наукових фахових виданнях (з них одну статтю опубліковано в періодичному виданні, що входить до міжнародних наукометричних баз даних WoS або Scopus), 2 патентах і 7 тезах та доповідях у збірниках матеріалів конференцій

popup.nrat_date

2025-07-07