Finite element analysis is performed for transient thermal deformation of a shadow mask inside the Braun tube and the landing shift or mislanding of the electronic beam is calclated. The shadow mask has numerous slits through which the electronic beams are guided to land on the designed phosphor. Its thermal deformations therefore cause the mislanding of the electronic beam and result in decolorization of a screen. For realistic finite element analysis, firstly the effective thermal conductivity and the effective elastric modulus are calculated, and the shadow mask is modeled as shell without slits. Next the nonlinear finite element formulation is developed for transient heat transfer on the shadow mask, wherein thermal radiation is a major heat transfer mechanism. Analysis of the resulting thermoelastic deformations is followed, from which the mislanding of the electronic beam is obtained. The present finite element scheme may be efficiently used for thermal deformation design of a shadow mask.
This paper presents the thermally induced hot spot characteristics of rubbing surface in the friction pad disk brake. During the braking period, the rubbing surface with irregular asperities that are strongly engaged in rough surface, wear, and deformed surface due to a friction heating may produce an irregular distorted geometry of the disk surface. The tribological interactions between the disk and the pads are unstable if the contact stress is severe, in which the irregularity develops the contact pressure distribution, leading eventually to localized contact, high temperature and formation of hot spots. The computed results of contact spots that are simulated using a coupled thermal-mechanical analysis present sinusoidal distortions and localized extrusions of the disk surface, which are strongly related to a hot spot in the practical disk brake.
Hamzehkolaei, N. Safaeian;Malekzadeh, P.;Vaseghi, J.
Steel and Composite Structures
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제11권4호
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pp.341-358
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2011
This paper presents the effects of thermal environment and temperature-dependence of the material properties on axisymmetric bending of functionally graded (FG) circular and annular plates. The material properties are assumed to be temperature-dependent and graded in the thickness direction. In order to accurately evaluate the effect of thermal environment, the initial thermal stresses are obtained by solving the thermoelastic equilibrium equations. Governing equations and the related boundary conditions, which include the effects of initial thermal stresses, are derived using the virtual work principle based on the elasticity theory. The differential quadrature method (DQM) as an efficient and robust numerical tool is used to obtain the initial thermal stresses and response of the plate. Comparison studies with some available results for FG plates are performed. The influences of temperature rise, temperature-dependence of material properties, material graded index and different geometrical parameters are carried out.
A linear elastic fracture mechanics analysis of multiful subsurface cracks propagation in a half-space subjected to moving thermomechanical surface traction was peformed using the finite element method. The effect of frictional heat at the sliding surface on the crack growth behavior is analyzed in terms of the thermal load and peclet number. The crack propagation direction is predicted in light of the magnitudes of the maximum shear and tensile stress intensity factor ranges. When moving thermomechanical surface traction exists, subsurface horizontal cracks are propagation in-plane crack growth rate at the beginning but they are propagation out-of-plane crack growth rate by the frictional heat which is occurrence by the repeated sliding contact.
The present paper deals with the determination of displacement and thermal stresses in a semi-infinite circular cylinder defined as $0{\leq}r{\leq}b$, $0{\leq}z<{\infty}$, due to internal heat generation within it. A circular cylinder is considered having arbitrary initial temperature and subjected to time dependent heat flux at the fixed circular boundary (r = b) whereas the zero temperature at the lower surface (z = 0) of the semi-infinite circular cylinder. The governing heat conduction equation has been solved by using integral transform method. The results are obtained in series form in terms of Bessel functions. The results for displacement and stresses have been computed numerically and illustrated graphically.
The present paper is concerned at investigating the effect of hydrostatic initial stress, gravity and magnetic field in fiber-reinforced thermoelastic solid, with variable thermal conductivity. The formulation of the problem applied in the context of the three-phase-lag model, Green-Naghdi theory with energy dissipation, as well as coupled theory. The exact expressions of the considered variables by using state-space approaches are obtained. Comparisons are performed in the absence and presence of the magnetic field as well as gravity. Also, a comparison was made in the three theories in the absence and presence of variable thermal conductivity as well as hydrostatic initial stress. The study finds applications in composite engineering, geology, seismology, control system and acoustics, exploration of valuable materials beneath the earth's surface.
The model of two-temperature magneto-thermoelasticity for a non-simple variable-thermal-conductivity infinitely-long solid cylinder is established. The present cylinder is made of an isotropic homogeneous thermoelastic material and its bounding plane is traction-free and subjected to a time-dependent temperature. An exact solution is firstly obtained in Laplace transform space to obtain the displacement, incremental temperature, and thermal stresses. The inversion of Laplace transforms has been carried out numerically since the response is of more interest in the transient state. A detailed analysis of the effects of phase-lags, an angular frequency of thermal vibration and the variability of thermal conductivity parameter on the field quantities is presented.
The natural vibration analysis of microbeams resting on visco-Pasternak's foundation is presented. The thermoelasticity theory of Green and Naghdi without energy dissipation as well as the classical Euler-Bernoulli's beam theory is used for description of natural frequencies of the microbeam. The generalized thermoelasticity model is used to obtain the free vibration frequencies due to the coupling equations of a simply-supported microbeam resting on the three-parameter viscoelastic foundation. The fundamental frequencies are evaluated in terms of length-to-thickness ratio, width-to-thickness ratio and three foundation parameters. Sample natural frequencies are tabulated and plotted for sensing the effect of all used parameters and to investigate the visco-Pasternak's parameters for future comparisons.
Journal of the Korean Society for Industrial and Applied Mathematics
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제25권3호
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pp.117-131
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2021
The problem of generalized thermoelasticity of two-temperature for finite piezoelectric rod will be modified by applying three different types of heating applications namely, thermal shock, ramp-type heating and harmonically vary heating. The solutions will be derived with direct approach by the application of Laplace transform and the Caputo-Fabrizio fractional order derivative. The inverse Laplace transforms are numerically evaluated with the help of a method formulated on Fourier series expansion. The results obtained for the conductive temperature, the dynamical temperature, the displacement, the stress and the strain distributions have represented graphically using MATLAB.
The present investigation has focus on the study of deformation due to thermomechanical sources in a thick circular plate. The thick circular plate is homogeneous, transversely isotropic with two temperatures and without energy dissipation. The upper and lower surfaces of the thick circular plate are traction free. The Laplace and Hankel transform has been used for finding the general solution to the field equations. The analytical expressions of stresses, conductive temperature and displacement components are computed in the transformed domain. However, the resulting quantities are obtained in the physical domain by using numerical inversion technique. Numerically simulated results are illustrated graphically. The effects of two temperatures by considering different values of temperature parameters are shown on the various components. Some particular cases are also figured out from the present investigation.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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