交变热载荷作用下航天热管的热应力分析

发布时间：2020-09-01 15:55

　　 本文基于热弹性力学理论,建立了外表面受热冲击作用的轴对称各向同性热管的拟静态热弹性耦合模型。通过引入热弹性势函数和勒夫位移函数,将相互耦合的温度场与位移场分离为独立方程求解,采用Laplace变换与留数定理严格推导出温度场与应力场的一般形式,并结合数值仿真,图像详细展示了温度场与应力场的分布,结果表明耦合项具有显著效应。并研究了实际工况中热膨胀系数与温度变化构成的热效应对复合材料输流热管发生屈曲失稳临界流速以及非线性振动的影响。通过热膨胀系数与温度梯度等热效应变量由矢径表示,得到矢径表示的热效应方程,其次建立了考虑热效应的弹性Bernoulli-Euler梁的失稳与振动分析的模型,先利用哈密顿原理建立偏微分控制方程,经过迦辽金截断降阶之后根据特征值法求解分叉点研究了静态后屈曲问题。其次利用谐波平衡法得到了强非线性振动的近似解。同理讨论了热效应对振动的影响。通过仿真图像表明,温度与热膨胀系数的升高使输流热管更易失稳,并对动力学特性的影响明显,研究内容比不考虑温度效应的输流管动力学分析更具有实际参考意义。
【学位单位】：沈阳航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：V444.36
【部分图文】：

Trrrr ( 2 )， rr (2 ) Truruzz ( )， 0rz r z 力和内热源，则方程变为：22turrrrrr 1()()(1)(12002200rtrutTttTttTCrTrrrK ()0fT， ()0 fT， ()0 fT， ()0K KfT热弹性模型的建立管的耦合模型时，为了计算简便，将其简化为图 2.1 所构，长度为L，半径为a，沿圆柱体的轴向为柱坐标系当 t 0时，受到垂直于外表面的持续热冲击。

符号 参数 数值L 长度 8a 半径 1h 相对换热系数 0.202v 泊松比 0.3 耦合系数 0/0.089真，分别对耦合与非耦合两种情况进行了分析，即0相当于耦合，图 2.2 至图 2.13 中显示了温度场与应耦合，实线表示非耦合，分别带入了 n=6，n=10，n并在保证精度的情况下取 n 6。 2.4 可知，在 z 5截面上，当 值较小时，温度随 值，温度随着 值增大而增大，且趋于一稳定值收敛，小时，从图上看出外部大于内部温度且两者温差较耦合与非耦合差值随着 值增大逐渐减小且趋近于重

温度场的轴向分布

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本文编号：2809940