Mathematical modeling of near-surface non-homogeneity in nanoelements

Abstract

This paper is a further development of the local gradient approach in thermomechanics. The presented model allows us to study the stress-strain state of nanoelements under one-continuum approach. Thermoelastic body is considered as an open thermodynamical system where the mass fluxes and sources are connected with sudden occurrence of the structure of material and real surface of the body at the moment of body formation. The complete system of equations includes mass balance equation generalized for locally heterogeneous systems. As a model problem, there is considered an equilibrium state of a thin layer (film). The size effects of near-surface stress and effective Young’s modulus have been studied. Дана робота є подальшим розвитком локально градiєнтного пiдходу в термомеханiцi. Представлена у роботi модель дозволяє вивчати за одно-континуумного пiдходу напружено-деформований стан наноелементiв. Термопружне тверде тiло розглядається як вiдкрита термодинамiчна системи, у якiй потоки та джерела маси пов’язано iз раптовим виникненням структури матерiалу та реальної поверхнi тiла в момент формування тiла. Повна система рiвнянь включає рiвняння балансу маси, узагальнене на локально неоднорiднi системи. У якостi модельної задачi розглянуто рiвноважний стан тонкого шару (плiвки). Вивчено розмiрнi ефекти приповерхневих напружень та ефективного модуля Юнга.