熱波效應(yīng)下彈性體的多物理場(chǎng)耦合行為分析.pdf

1、經(jīng)典傳熱學(xué)理論中描述溫度場(chǎng)的控制方程，是一個(gè)擴(kuò)散型方程，由于該方程固有的屬性，導(dǎo)致了熱在介質(zhì)中是以無限大的速度進(jìn)行傳播的，但這與實(shí)驗(yàn)觀測(cè)不相符合。在瞬態(tài)傳熱下，傳熱學(xué)中描述熱流密度與溫度梯度之間關(guān)系的Fourier定律不再適用。為了彌補(bǔ)經(jīng)典傳熱學(xué)理論的不足，人們建立起了廣義的熱彈性理論來描述熱的波動(dòng)效應(yīng)。Lord和Shulman（L—S）、Green和Lindsay（G—L）分別引入一個(gè)和兩個(gè)熱松弛時(shí)間，建立了廣義的熱彈性理論，這兩種理

2、論都能表征熱擾動(dòng)以有限的速度在介質(zhì)中傳播，顯示固體中的第二聲效應(yīng)。 應(yīng)用Lord和Shulman（L—S）廣義熱彈性理論，研究了無限長(zhǎng)旋轉(zhuǎn)圓柱體的熱彈耦合問題。建立了L—S型廣義的熱彈耦合的控制方程，借助拉普拉斯積分變換及其數(shù)值反變換技術(shù)對(duì)問題進(jìn)行了求解，得到了瞬態(tài)熱沖擊作用下無限長(zhǎng)旋轉(zhuǎn)圓柱體中的溫度、應(yīng)力、位移的分布規(guī)律。從其分布圖上可以看出，介質(zhì)中呈現(xiàn)出熱的波動(dòng)性和熱彈耦合效應(yīng)，由于旋轉(zhuǎn)效應(yīng)，位移、應(yīng)力的幅值有明顯提高，而旋

3、轉(zhuǎn)對(duì)溫度幾乎沒有影響。 基于Lord和Shulman廣義熱彈性理論，研究半無限大體電磁熱彈耦合的二維問題。半無限大體受熱和外加恒定磁場(chǎng)的作用，文中建立了電磁熱彈性耦合的控制方程，利用正則模態(tài)法求解得到了所考慮物理量的解析解，并用圖形反映了各物理量的分布規(guī)律，從分布圖上可以看出，介質(zhì)中出現(xiàn)了電磁熱彈耦合效應(yīng)，各物理量的非零值僅在一個(gè)有限的區(qū)域內(nèi)。 基于廣義熱彈性理論，研究旋轉(zhuǎn)半無限大體在其表面受隨時(shí)間變化的熱作用的廣義電磁