Semi-analytical solution of functionally graded circular short hollow cylinder subject to transient thermal loading

In this paper, by using a semi-analytical solution based on multi-layered approach, the authors present the solutions of temperature, displacements, and transient thermal stresses in functionally graded circular hollow cylinders subjected to transient thermal boundary conditions. The cylinder has finite length and is subjected to axisymmetric thermal loads. It is assumed that the functionally graded circular hollow cylinder is composed of N fictitious layers and the properties of each layer are assumed to be homogeneous and isotropic. Time variations of the temperature, displacements, and stresses are obtained by employing series solving method for ordinary differential equation, Laplace transform techniques and a numerical Laplace inversion.

W artykule zaprezentowano rozwiązanie dla temperatury, przemieszczeń i naprężeń w stanie nieustalonym w krótkich, wydrążonych, kolistych cylindrach gradientowych przy warunkach brzegowych odpowiadających przejściowemu obciążeniu termicznemu. Rozwiązanie uzyskano metodą półanalityczną opartą na podejściu wielowarstwowym. Rozważany cylinder ma skończoną długość i jest poddany obciążeniom termicznym o symetrii osiowej. Zakłada się, że wydrążony, kolisty cylinder gradientowy składa się z N fikcyjnych warstw, a właściwości każdej z warstw są izotropowe i jednorodne. Zmiany w czasie temperatury, przemieszczeń i naprężeń uzyskano wykorzystując metodę rozwinięcia na szereg dla zwyczajnych równań różniczkowych, metody transformacji Laplace’a i metodę cyfrową odwrotnego przekształcania Laplace’a.