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关于热波理论的研究

当热传导服从经典的Fourier定律时,温度场由抛物型方程所控制,热扰动以无限大速度传播。在通常情况下,热波的迅速衰减掩盖了这种佯谬。但对于热爆炸,热核聚变,快速化学反应,强激光与物质相互作用这样一些时间尺度极短(与从非平  (本文共16页) 阅读全文>>

哈尔滨工业大学
哈尔滨工业大学

基于非傅里叶热传导理论的热冲击断裂力学分析

在现代高新技术工程中,许多热传导问题面临前所未有的挑战,比如超导线圈稳定性控制、短脉冲激光加热以及发动机燃烧室热防护涂层等。对这类问题的研究,需要把握材料和结构在极低温、超高热流以及微尺度等极端条件下的热弹性响应以及进行相关的断裂力学分析。经典的傅里叶热传导模型预测的结果与实际结果产生极大的偏差。因此,基于非傅里叶热传导理论建立工程材料及结构的热冲击断裂模型是十分必要和迫切的。本文基于双相延迟非傅里叶热传导模型对工程中常见的圆柱、板、涂层以及夹芯板等结构在热冲击载荷作用下的裂纹问题进行了分析。应用积分变换方法和奇异积分方程方法建立了热冲击断裂问题的求解模型。通过将坐标、材料参数和计算结果无因次化,系统地分析了结构的热弹性响应及裂纹尖端应力强度因子。主要研究内容和成果包括:(1)建立了圆柱、板和多层结构的热冲击断裂问题的求解模型,从而可以更准确地理解和分析这些结构在超低温、超高热流以及微尺度等极端条件下的热弹性响应及裂纹尖端应力强...  (本文共157页) 本文目录 | 阅读全文>>

西安交通大学
西安交通大学

多场耦合下瞬态热冲击响应的宏微观分析

随着超短脉冲激光技术(10-18秒-10-12秒,阿秒-皮秒)的发展及微电子器件的广泛应用,时间极短情形下的热机耦合问题受到越来越多的关注。已有的研究指出当施加热荷载的时间与介质的热松弛(thermal relaxation)时间相当、及介质材料的特征尺寸(characteristic dimension)小于或与热载子(thermal carriers)的平均自由程(mean free path)相当时,基于经典傅里叶(Fourier)热传导定律的经典热弹性理论所预测的热的无限大传播速度不能很好地符合实验观测结果。为了适应超短脉冲激光技术及微电子器件的发展需要,克服经典热弹理论的缺陷,准确描述时间极短情形下的热机耦合现象,人们建立起多种可以描述热的波动效应(热以有限速度传播)的广义热弹性理论,其中被广泛采用的有Lord-Shulman(L-S)型、Green-Lindsay(G-L)型和Green-Naghdi(G-N)型这三...  (本文共117页) 本文目录 | 阅读全文>>

大连理工大学
大连理工大学

基于锁相红外热像理论的无损检测及疲劳性能研究

复合材料网格加筋结构是目前认为有前景的新一代先进复合材料构型,它综合了新材料技术和新结构设计的优点,以可设计性和多种优良性能而得到广泛应用。然而,复合材料网格加筋结构在研制、生产、应用的过程中,会不可预知的产生各类缺陷,这将严重限制其使用性能和应用前景。疲劳破坏是飞机、船舶、汽车以及建筑物等重要的失效形式之一,疲劳破坏经常发生在低应力水平下,而且具有突然性和不可预知性,因此并未得到人们的足够重视。鉴于以上因素,本研究基于锁相红外热成像理论对含不同缺陷类型的复合材料网格加筋结构试件进行了无损检测,并对含缺陷的疲劳试件和焊接接头进行了实时健康检测,在此基础上进而得到了其相关疲劳性能指标。本文的研究工作是基于国家自然科学基金“先进复合材料网格结构共固化工艺与软模成型参数优化分析”(N0.10702012)、工业装备分析国家重点实验室自主研究课题“基于热像法测定金属疲劳特性的实验与机理研究”(S08204)以及国家自然科学基金“基于能量...  (本文共111页) 本文目录 | 阅读全文>>

北京科技大学
北京科技大学

激光辐照引起非Fourier热传导问题的理论分析与计算

激光作为一种特殊的定向高能束,己被广泛应用于很多工程领域,特别是在材料表面加工处理、生物医学外科等方面.探讨由激光辐照材料表面受热而引起的材料内部温度场的变化以及瞬态热应力问题已成为力学研究的一个重要课题.由于解析解要比数值解更为准确和有效地直接反映出控制变量与时空坐标以及材料、几何等参数之间的关系,如何求出问题的解析解一直以来是研究者所面临的挑战性问题.然而,至今为止多限于在变换域上给出的解析解或者是一维空间问题的解析解,而对高维空间问题在原时空域上的解析解所见文献研究甚少.本文针对不同传热介质,建立了考虑热波效应的空间轴对称非Fourier热传导的数学模型,采用关于时空变量的积分变换方法,特别是以求出相关问题的逆Laplace变换解析式为突破点,获得了所论问题在原时空域内的解析解,并且分析了均匀和非均匀材料的温度场分布、估算了生物(皮肤)介质中的热损伤以及热冲击下考虑惯性力效应的瞬态热应力等问题,主要研究工作和成果如下:(1...  (本文共132页) 本文目录 | 阅读全文>>

《低温工程》1960年60期
低温工程

低温传热中的热波现象

热波现象是低温传热中的常见现象,对热波理论的研究具有重要的理论与应用价值。本文所涉及的范围包括固体中的热波现...  (本文共8页) 阅读全文>>