基于L-S理论的功能梯度圆筒在热冲击下的广义热弹性分析

发布时间：2024-05-17 04:24

　　对于常规热传导下的热弹性问题,傅里叶定律能够满足其精度要求。随着科学技术的发展,诸如材料表面超短脉冲激光加热、急速制冷、金属快速凝固等一些超常规热传导问题逐渐出现在实际工程中,此时经典热弹性理论将不能准确描述这些超常规热传导下的热弹性响应。因此,发展基于非傅里叶定律的广义热弹性理论对相关热弹性问题进行研究是很有必要的。论文对材料参数沿径向任意梯度变化的功能梯度圆筒进行了热弹性分析,并考虑了广义热弹性理论与经典热弹性理论之间的差异,做了如下几个工作:1)基于轴对称平面应变情况下的傅里叶定律、能量守恒方程、热弹性方程和平衡方程,通过在空间上将圆筒分层使材料性质离散为分段常数函数,以及在时域内应用有限差分格式对控制方程进行离散,求得了功能梯度圆筒经典热弹性问题的半解析解。2)在能量守恒方程中考虑了耦合效应,基于轴对称平面应变下的傅里叶定律、修正的能量守恒方程、热弹性方程和运动方程,给出了任意梯度圆筒耦合热弹性问题的半解析解。通过应用不同的温度边界条件,分析并讨论了运动方程中的惯性项、热传导中的耦合项以及材料参数分布分别对圆筒的温度、径向位移和径向应力的影响。3)基于轴对称平面应变下的L-S广...

【文章页数】：76 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
致谢
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 课题研究背景
    1.2 非傅里叶热传导模型的发展与研究现状
        1.2.1 经典傅里叶热传导模型
        1.2.2 非傅里叶热传导模型
    1.3 关于热弹性力学耦合理论的研究
    1.4 广义热弹性理论的发展与研究现状
    1.5 功能梯度材料概述及相关广义热弹性问题的研究进展
    1.6 本文的研究内容
第二章 柱坐标系下广义热弹性问题基本方程
    2.1 温度场的概念
    2.2 柱坐标系下基于L-S理论的基本方程推导
        2.2.1 柱坐标系下广义热传导方程推导
        2.2.2 温度场的边值条件
    2.3 轴对称问题的热应力基本方程
第三章 功能梯度圆筒经典热弹性分析
    3.1 引言
    3.2 分析模型
    3.3 圆筒热弹性基本方程
    3.4 状态方程的建立与求解
    3.5 算例分析与比较
        3.5.1 材料参数属性只随坐标变化的功能梯度圆筒分析
        3.5.2 材料参数属性随坐标和温度变化的功能梯度圆筒分析
    3.6 本章小结
第四章 功能梯度圆筒耦合热弹性分析
    4.1 引言
    4.2 分析模型
    4.3 圆筒热弹性基本方程
    4.4 状态方程的建立与求解
    4.5 算例分析与比较
        4.5.1 圆筒在低速热冲击下的热弹性响应分析
        4.5.2 圆筒在急速热冲击下的热弹性响应分析
        4.5.3 非线性耦合对梯度圆筒热弹性响应的影响分析
    4.6 本章小结
第五章 热冲击作用下任意梯度圆筒广义热弹性分析
    5.1 引言
    5.2 分析模型
    5.3 圆筒广义热弹性问题基本方程
    5.4 状态方程的建立与求解
    5.5 算例和结果分析
        5.5.1 广义热弹性理论下圆筒温度、径向应力分布
        5.5.2 广义热弹性理论下圆筒温度、径向应力随时间的变化关系
    5.6 本章小结
第六章 结论与展望
    6.1 全文总结
    6.2 工作展望
参考文献
攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况



本文编号：3975380