短脈沖激光加熱引起材料內(nèi)部復(fù)雜的傳熱過程及熱變形,現(xiàn)有的以Fourier定律或Cattaneo-Vernotte松弛方程結(jié)合彈性理論為框架建立起來熱應(yīng)力理論在刻畫其熱物理過程存在嚴(yán)重缺陷.本文基于分?jǐn)?shù)階微積分理論,以半空間為研究對(duì)象,建立了分?jǐn)?shù)階Cattaneo熱傳導(dǎo)方程和相應(yīng)的熱應(yīng)力方程,給出了問題的初始條件和邊界條件,采用拉普拉斯變換方法,給出了非高斯時(shí)間分布激光熱源輻射下溫度場(chǎng)和熱應(yīng)力場(chǎng)的解析解,研究了短脈沖激光加熱的溫度場(chǎng)及熱應(yīng)力場(chǎng)的熱物理行為.數(shù)值計(jì)算中,首先對(duì)理論解進(jìn)行數(shù)值驗(yàn)證,然后取分?jǐn)?shù)階變量p=0.5研究溫度場(chǎng)和熱應(yīng)力場(chǎng)的變化特點(diǎn)及激光參數(shù)對(duì)溫度和熱應(yīng)力的影響,最后數(shù)值計(jì)算分?jǐn)?shù)階參數(shù)對(duì)溫度和熱應(yīng)力場(chǎng)的影響.計(jì)算結(jié)果表明,分?jǐn)?shù)階Cattaneo傳熱方程和熱應(yīng)力方程描述的溫度和熱應(yīng)力任然具有波動(dòng)特性,與經(jīng)典的Fourier傳熱模型和標(biāo)準(zhǔn)的Cattaneo傳熱模型相比,分?jǐn)?shù)階階次越大,熱波波速越小,熱波波動(dòng)性越明顯;反之,則熱波波速越大,熱擴(kuò)散性越強(qiáng).激光加熱和冷卻的速度越快,溫度上升和下降的速度越快,壓應(yīng)力和拉應(yīng)力交替變化越快,溫度變化幅值越小,熱應(yīng)力幅值影響不明顯. 

【文章來源】：力學(xué)學(xué)報(bào). 2020,52(02)北大核心EICSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：12 頁(yè)

【部分圖文】：

受短脈沖激光加熱的半無(wú)限體

激光熱源功率強(qiáng)度時(shí)間分布函數(shù)f(t)

式(33)是任意分?jǐn)?shù)階溫度的級(jí)數(shù)近似解,文獻(xiàn)[44]給出p=1時(shí)的精確解,但激光源不同,為檢驗(yàn)解的正確性,在采用本文激光源情況下,圖3給出了表面溫度變化的對(duì)比,由圖3可知兩者是吻合的,由此可知溫度場(chǎng)解(33)是正確的．3.2 無(wú)量綱溫度及熱應(yīng)力場(chǎng)隨時(shí)間、空間分布

【參考文獻(xiàn)】：
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本文編號(hào)：3613067