本文關(guān)鍵詞：急速熱沖擊下材料的傳熱及力學特性的分析

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【摘要】：為了準確描述近年來出現(xiàn)的一些激光脈沖、微波加熱技術(shù)以及器件結(jié)構(gòu)小型化所涉及的熱彈性問題,研究學者基于超常傳熱的物理機制,提出了各種考慮熱以有限速度傳播的廣義熱彈性理論。但這些理論大多在穩(wěn)態(tài)下退化為經(jīng)典的熱彈性理論,不能準確揭示微尺度下材料傳熱特性和熱彈性特性。鑒于此,本文依據(jù)熱質(zhì)概念,認為熱量具有等效的質(zhì)量。這樣可以運用牛頓力學的分析方法對廣義熱彈性問題開展研究工作,對于熱彈性問題的研究給出了新的思路和方法。本文對于急速熱沖擊下誘發(fā)的傳熱及力學特性進行了研究�；跓豳|(zhì)概念,充分考慮了熱流運動的慣性效應,推導了基于熱質(zhì)概念的熱傳導控制方程,建立了基于熱質(zhì)概念的熱-力非耦合熱彈性模型和熱-力耦合熱彈性模型。利用這些模型不僅可以描述急速熱沖擊問題,而且可以描述極高熱流密度下的穩(wěn)態(tài)問題�，F(xiàn)選取一半無限大體作為研究對象,建立了半無限大體在外表面溫度突變加熱邊界條件下的熱傳導偏微分方程、運動方程以及本構(gòu)方程。采用Laplace正、逆變換技術(shù),結(jié)合超常傳熱的瞬態(tài)特性進行漸近處理。首先推導了基于熱質(zhì)概念的熱傳導模型下溫度場的解析表達式。然后,考慮到工程實際需要,推導了非耦合熱彈性模型下位移場、熱應力場的解析表達式。最后綜合考慮溫度與應變的耦合,推導了耦合熱彈性模型下各物理量場的解析表達式。在相同計算條件下分別采用數(shù)值求解的方法對上述給出的模型進行了分析,并把所得結(jié)果與解析解進行對比,驗證了解析解的正確性。通過對各物理量場的解析求解,定性分析了急速熱沖擊誘發(fā)的時間慣性和空間慣性以及耦合效應對各物理量場分布的影響。由于考慮熱質(zhì)運動的時間慣性和空間慣性以及耦合效應,它們對溫度場、位移場、熱應力場建立的時間、分布、階躍值、階躍間隔以及熱波波速、彈性波速都有一定的影響。另外與應用比較廣泛的L-S廣義熱彈性模型作對比分析,充分揭示了熱質(zhì)運動的空間慣性對各物理場分布的影響。
【關(guān)鍵詞】：熱質(zhì) 廣義熱彈性 熱慣性 熱-力耦合 解析解
【學位授予單位】：江蘇大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TK124
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 主要符號9-11
• 第一章 緒論11-18
• 1.1 研究意義11-12
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-16
• 1.2.1 非傅立葉熱傳導理論研究12-13
• 1.2.2 非傅立葉熱傳導理論研究方法13-14
• 1.2.3 廣義熱彈性理論研究14
• 1.2.4 廣義熱彈性理論研究方法14-16
• 1.3 本文結(jié)構(gòu)安排16-18
• 第二章 基于熱質(zhì)概念的非傅立葉熱傳導問題分析18-31
• 2.1 引言18
• 2.2 基于熱質(zhì)概念的非傅立葉熱傳導模型18-21
• 2.3 基于熱質(zhì)概念的非傅立葉熱傳導模型的求解及分析21-30
• 2.3.1 問題的提出21-22
• 2.3.2 問題的求解22-25
• 2.3.3 方法的驗證25-26
• 2.3.4 結(jié)果分析與討論26-30
• 2.4 本章小結(jié)30-31
• 第三章 基于熱質(zhì)概念的熱力非耦合熱彈性問題分析31-48
• 3.1 引言31
• 3.2 非耦合熱彈性控制方程的導出31-34
• 3.3 非耦合熱彈性問題的求解及分析34-46
• 3.3.1 問題的提出34
• 3.3.2 問題的求解34-38
• 3.3.3 方法的驗證38-41
• 3.3.4 結(jié)果分析與討論41-46
• 3.4 本章小結(jié)46-48
• 第四章 基于熱質(zhì)概念的熱力耦合熱彈性問題分析48-64
• 4.1 引言48
• 4.2 耦合熱彈性控制方程導出48-49
• 4.3 耦合熱彈性問題的求解及分析49-62
• 4.3.1 問題的提出49-50
• 4.3.2 問題的求解50-53
• 4.3.3 方法的驗證53-55
• 4.3.4 結(jié)果分析與討論55-62
• 4.4 本章小結(jié)62-64
• 第五章 結(jié)論與展望64-66
• 5.1 結(jié)論64-65
• 5.2 展望65-66
• 參考文獻66-70
• 致謝70-71
• 在學期間發(fā)表的學術(shù)論文及其他科研成果71

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