Zagadnienia termicznego wytężenia materiału żarowytrzymałego

Rozprawa dotyczy mechaniki wytężenia cieplnego będącego podstawą opisu takich zjawisk, jak niskocyklowe zmęczenie cieplne, zniszczenie cieplno-mechaniczne, pękanie cieplno-plastyczne, wysokotemperaturowe cykliczne pełzanie. Te i inne nierozpoznane zjawiska występujące w konstrukcjach wykonanych z nowoczesnych stali żarowytrzymałych są najważniejsze do właściwego określenia bezpieczeństwa pracy urządzenia, tempa jego nagrzewu i studzenia, żywotności oraz odporności na termomechaniczne cykle obciążeń.
W rozprawie wyprowadzono i rozszerzono na zjawiska cieplne energetyczną hipotezę wytężenia Burzyńskiego. Zrewaloryzowano metody energetyczne nauki o wytężeniu w kontekście dzisiejszych narzędzi badawczych, metod energetycznych opisu oraz narzędzi numerycznych. Przeanalizowano stan prac teoretycznych nad hipotezą Burzyńskiego oraz jej możliwości w opisie nowoczesnych materiałów konstrukcyjnych typu: stopy, laminaty, kompozyty i spieki. Przedstawiono geometryczne studium hipotezy Burzyńskiego w dotychczas niebadanym zakresie. Określono warunki, dla których hipoteza pracuje w modzie eliptycznej, walcowej, parabolicznej, stożkowej i hiperbolicznej. Przebadano wpływ współczynnika asymetrii obszaru sprężystego kappa na rodzaj hipotezy i pokazano jej czułość na wpływ temperatury. Przebadano również wpływ współczynnika plastyczności ni na typ mody rozwiązań i przeanalizowano jego wrażliwość na temperaturę. Określono fizycznie znany obszar działania tej hipotezy. Scharakteryzowano również badania eksperymentalne nad dwoma wybranymi stalami żarowytrzymałymi. Skoncentrowano się na metodzie pomiarowej zapewniającej uchwycenie zmienności właściwości stali w funkcji temperatury. Opisano użyte w eksperymentach techniki pomiarowe i zasady wyznaczania właściwości materiału, a także uzyskaną zmienność parametrów kappa i ni w funkcji temperatury od 20°C do 800°C w badanych stalach St12T i 26H2MF. Przedstawiono przykład zastosowań hipotezy Burzyńskiego do opisu stali żarowytrzymałej St12T na konkretnym przykładzie termicznie blokowanej łopatki turbiny poddanej pięciu cyklom termicznym. Klasyczną hipotezę Hubera-Misesa-Hencky’ego traktowano jako referencyjną. Pokazano wpływ zmian temperatury na termiczną adaptację łopatki do takiego stanu wytężenia. Podsumowano wyniki badań nad hipotezą Burzyńskiego. Wśród wniosków są również wskazania co do dalszych badań, zarówno teoretycznych, jak i eksperymentalnych.