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磁弹性、热磁弹性理论及其应用 被引量:65
1
作者 白象 《力学进展》 EI CSCD 北大核心 1996年第3期389-406,共18页
介绍了磁弹性、热磁弹性的基本内容,发展简史,基本方程,理论研究,实际应用研究及其未来应用前景.
关键词 磁弹性 热磁弹性 耦合场
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流固耦合问题的描述方法及分类简化准则 被引量:47
2
作者 朱洪来 白象 《工程力学》 EI CSCD 北大核心 2007年第10期92-99,共8页
在流固耦合的工程实际问题中的大多数情况下,弹性薄壁构件的变形为几何非线性,再加上流体方程的非线性,将导致流体和弹性体相互作用界面上的强非线性。在界面上便可以结合拉格朗日法和欧拉法建立方程和接触条件。其方法主要有单一拉格... 在流固耦合的工程实际问题中的大多数情况下,弹性薄壁构件的变形为几何非线性,再加上流体方程的非线性,将导致流体和弹性体相互作用界面上的强非线性。在界面上便可以结合拉格朗日法和欧拉法建立方程和接触条件。其方法主要有单一拉格朗日法、单一欧拉法、相容拉格朗日-欧拉法和任意拉格朗日-欧拉法四种方法。引入描述弹性体变形特征的数值m、n、k和描述流体运动特征的数值λ、ν,可将流固耦合问题进行分类。在流体弹性力学理论的基础上,介绍了流固耦合问题界面相互作用的描述方法,并根据诺沃日洛夫BB(НовожиловВВ)在非线性弹性力学中,从几何非线性方面对弹性力学问题的分类方法出发,对流体弹性力学中的流固耦合问题进行分类,由此,可为按类别对运动学条件、动力学条件及界面上的接触条件进行相应的简化提供可靠的依据。 展开更多
关键词 流固耦合 相容拉格朗日-欧拉法 单一拉格朗日法 任意拉格朗日-欧拉法 几何非线性 分类简化准则
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电磁热效应裂纹止裂研究的进展 被引量:34
3
作者 白象 胡宇达 谭文锋 《力学进展》 EI CSCD 北大核心 2000年第4期546-557,共12页
利用电磁场的热效应对带有裂纹的载流导体进行裂纹止裂,是达到延长其工作寿命、提高安全性和可靠性的一种行之有效的方法.理论计算和试验观察都证明了:载流导体中裂纹尖端处的热集中效应,能够在附近的一个很小范围内熔化形成微小的... 利用电磁场的热效应对带有裂纹的载流导体进行裂纹止裂,是达到延长其工作寿命、提高安全性和可靠性的一种行之有效的方法.理论计算和试验观察都证明了:载流导体中裂纹尖端处的热集中效应,能够在附近的一个很小范围内熔化形成微小的焊口,裂纹前缘处的曲率半径瞬间增加了2~3个数量级,显著地减少了应力集中,阻止了干线裂纹源的形成,有效地遏制了裂纹的扩展。本文阐述了这一物理过程的研究现状、进展情况以及未来应用前景. 展开更多
关键词 载流导体 电磁热效应 裂纹 裂纹尖端 止裂
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电磁热效应裂纹止裂的实验研究 被引量:29
4
作者 白象 乔桂英 +2 位作者 栾金雨 胡宇达 高殿奎 《实验力学》 CSCD 北大核心 2000年第3期354-360,共7页
通过本文给出的实验表明 :利用电磁场的热效应对载流导体中的裂纹进行止裂是一种行之有效的方法 .在电磁场作用瞬间 ,由于裂尖处的热集中效应 ,能够使其在附近一定范围内熔化形成微小焊口 .由此 ,裂纹前缘处的曲率半径增加了 2~ 3个数... 通过本文给出的实验表明 :利用电磁场的热效应对载流导体中的裂纹进行止裂是一种行之有效的方法 .在电磁场作用瞬间 ,由于裂尖处的热集中效应 ,能够使其在附近一定范围内熔化形成微小焊口 .由此 ,裂纹前缘处的曲率半径增加了 2~ 3个数量级 .同时 ,细化了裂纹前缘的显微组织 ,提高了材料的韧性 ,显著地减少了应力集中 ,阻止了干线裂纹源的形成 ,可有效地遏制了裂纹的扩展 .文中介绍了实验原理、方法和结果 ;讨论了一些参数之间的关系 . 展开更多
关键词 电磁热效应 裂纹 止裂 实验 焊口 显微组织
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带有裂纹的金属薄板构件裂尖处电热应力的数值分析 被引量:17
5
作者 郑丽娟 付宇明 +1 位作者 白象 田振国 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第3期90-93,共4页
讨论了带有裂纹的金属构件通入脉冲电流瞬间,裂纹尖端附近电流、温度和热应力的耦合关系。分析采用了有限元法,通过热-电耦合(焦耳热问题)和热-机械耦合两个过程来实现。通过数值解析模型,模拟了脉冲放电瞬间的电流-温度-热应... 讨论了带有裂纹的金属构件通入脉冲电流瞬间,裂纹尖端附近电流、温度和热应力的耦合关系。分析采用了有限元法,通过热-电耦合(焦耳热问题)和热-机械耦合两个过程来实现。通过数值解析模型,模拟了脉冲放电瞬间的电流-温度-热应力的演变过程,求解了脉冲放电瞬间裂纹前缘的热压应力场。温度场、应力场数值计算结果同理论分析有很好的吻合。 展开更多
关键词 裂纹止裂 脉冲放电 温度场 热应力场 有限元 数值分析 金属构件
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电磁热裂纹止裂中的尺寸效应 被引量:17
6
作者 白象 胡宇达 《燕山大学学报》 CAS 1999年第3期196-198,共3页
研究了在载流的无限大导电薄板中,瞬间形成穿透裂纹的几何尺寸(长度)、板的厚度对裂纹尖端处电磁热止裂效应的影响.通过算例表明:瞬间形成裂纹的几何尺寸是影响裂尖温度场的主要因素之一.
关键词 热磁弹性 裂纹 止裂 电磁热效应 尺寸效应
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金属模具电磁热裂纹止裂研究的新进展 被引量:17
7
作者 付宇明 白象 +1 位作者 郑丽娟 田振国 《燕山大学学报》 CAS 2007年第2期95-102,共8页
综述了在理论分析、数值模拟和实验研究方面,关于利用电磁热效应实现金属模具裂纹止裂研究的最新进展,所得结论可以为工程实际问题的解决提供指导。采用复变函数方法,建立了金属模具电磁热效应空间裂纹止裂的理论分析模型,求解了通电瞬... 综述了在理论分析、数值模拟和实验研究方面,关于利用电磁热效应实现金属模具裂纹止裂研究的最新进展,所得结论可以为工程实际问题的解决提供指导。采用复变函数方法,建立了金属模具电磁热效应空间裂纹止裂的理论分析模型,求解了通电瞬间裂尖附近的热源功率、温度场和热应力场;采用电、热和机械场三场顺次耦合的有限元分析方法建立了金属模具中平面、空间裂纹电磁热裂纹止裂的数值分析模型;采用自制的ZL-1型和改进型ZL-2超强脉冲电流发生装置实现了金属模具试件中电磁热裂纹止裂;研究了各种实际金属模具中裂纹电磁热止裂后的修复。为将电磁热裂纹止裂应用到金属模具裂纹止裂中进行了基础研究工作。 展开更多
关键词 金属模具 裂纹止裂 电磁热效应 温度场 热应力场 白亮层
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电枢运动引起电磁发射轨道的动态响应 被引量:16
8
作者 陈铁宁 白春艳 +1 位作者 张益男 白象 《动力学与控制学报》 2010年第4期360-364,共5页
电磁轨道发射装置中的电枢在受到推力向前移动的同时,轨道之间存在斥力.由于焦耳热效应的存在,电枢产生膨胀,同时对轨道产生一个挤压力,进而引起轨道的动态响应.本文将电磁发射装置的轨道简化为移动载荷作用下弹性基础上的简支梁.根据... 电磁轨道发射装置中的电枢在受到推力向前移动的同时,轨道之间存在斥力.由于焦耳热效应的存在,电枢产生膨胀,同时对轨道产生一个挤压力,进而引起轨道的动态响应.本文将电磁发射装置的轨道简化为移动载荷作用下弹性基础上的简支梁.根据梁的振动理论,建立动力学微分方程,并应用数值分析方法,求得了电枢对轨道挤压作用下的轨道的位移动态响应;分析了电流强度、地基弹性系数、地基阻尼等参数对轨道位移的影响.其结果可为轨道结构设计提供必要的理论根据. 展开更多
关键词 电磁轨道发射 弹性基础梁 移动荷载 振动微分方程 动态响应
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电磁轨道发射状态下导轨的动态响应 被引量:16
9
作者 田振国 白象 杨阳 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2012年第2期10-14,共5页
当导轨通入电流时,电枢受到推力作用沿轨道移动;同时,电枢经过的导轨受到安培力和电枢压力的作用。由于导轨外部的外包层将对导轨起到弹性支撑的作用,因此,可将导轨简化为弹性地基梁。应用二维Fourier积分变换,导出了导轨在移动荷载作... 当导轨通入电流时,电枢受到推力作用沿轨道移动;同时,电枢经过的导轨受到安培力和电枢压力的作用。由于导轨外部的外包层将对导轨起到弹性支撑的作用,因此,可将导轨简化为弹性地基梁。应用二维Fourier积分变换,导出了导轨在移动荷载作用下动态挠度的一般解。根据电磁场理论、传热学,以及弹性力学的基本方程,可以得到电枢受到的推力、导轨相互作用的斥力和电枢作用在导轨上的压力的表达式,从而得到了电磁轨道发射状态下导轨挠度解的具体形式,并且分析了通入电流、导轨尺寸、外包层刚度等参量对导轨动态响应的影响。 展开更多
关键词 电磁轨道发射装置 动态响应 FOURIER变换 移动荷载 弹性地基梁
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电磁炮发射轨道受指数函数磁压力的变形计算 被引量:16
10
作者 刘文 李敏 +1 位作者 白象 张海军 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第8期1336-1340,共5页
为解决电磁炮发射轨道受力变形的精确计算,以利于延长导轨的使用寿命并提高发射精度,将某型电磁炮的发射轨道模拟为移动载荷作用下弹性基础上的简支梁,采用欧拉梁理论建立梁的力学模型,推导出受任意指数函数磁压力控制方程的解析解,改... 为解决电磁炮发射轨道受力变形的精确计算,以利于延长导轨的使用寿命并提高发射精度,将某型电磁炮的发射轨道模拟为移动载荷作用下弹性基础上的简支梁,采用欧拉梁理论建立梁的力学模型,推导出受任意指数函数磁压力控制方程的解析解,改变了长期以来利用均布压力近似代替变力求解问题所造成的误差;运用MATLAB软件对弹性基础的弹性系数、阻尼系数、轨道质量和载荷的出口速度对梁变形的影响进行了数值分析.结果表明,弹性基础的弹性系数、移动载荷的出口速度对梁变形的影响比较显著,阻尼系数、轨道质量的大小对梁变形没有明显的影响.为求解电磁炮发射轨道受任意函数的磁压力作用时的变形以及推动电磁炮的实用化奠定了理论基础. 展开更多
关键词 电磁炮 发射轨道 欧拉梁 指数函数磁压力 拉格朗日方程 解析解
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非线性流体弹性力学研究进展 被引量:15
11
作者 白象 郝亚娟 《力学进展》 EI CSCD 北大核心 2008年第5期545-560,共16页
流体弹性力学理论是用来描述液体、气体的运动与弹性结构相互作用的学科.由于其交叉性质,涉及到人类日常生活中的方方面面,致使在许多学科和工程领域中都成了主要的研究内容,并得到了广泛地应用.本文在阐述研究流体与弹性体相互作用的... 流体弹性力学理论是用来描述液体、气体的运动与弹性结构相互作用的学科.由于其交叉性质,涉及到人类日常生活中的方方面面,致使在许多学科和工程领域中都成了主要的研究内容,并得到了广泛地应用.本文在阐述研究流体与弹性体相互作用的非线性问题的重要意义及分类方法的基础上,介绍了非线性流体弹性力学的特征、研究现状和非线性问题的研究方法,如理论分析法、实验分析法、数值分析法和半解析法等的进展;介绍了描述介质相互作用的任意拉格朗日-欧拉(ALE)法、相容拉格朗日-欧拉(ULE)法、单一拉格朗日(SL)法和单一欧拉(SE)法之间的关系,并且对这些研究方法的优缺点进行了比较;介绍了非线性流体弹性力学研究的内容和在气动弹性力学、水弹性力学、环境流体弹性力学、微尺度流体弹性力学和涡激振动等领域中的应用;阐述了非线性流体弹性力学的发展前景和所面临的任务. 展开更多
关键词 非线性流体弹性力学 流体弹性力学分类 研究方法 相容拉格朗日-欧拉法 工程应用
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电磁轨道发射状态下的复合导轨动态响应研究 被引量:16
12
作者 田振国 孟晓永 +1 位作者 安雪云 白象 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第4期651-657,共7页
电磁炮导轨中通入电流后,电枢受到电磁力作用沿轨道移动,由于导轨受到安培力和电枢压力的作用,会引起轨道内表面的磨损、刨削现象,限制了电磁轨道炮的使用寿命。而铜基复合轨道可以同时具备有良好的导电性能、耐烧蚀能力以及较高的强度... 电磁炮导轨中通入电流后,电枢受到电磁力作用沿轨道移动,由于导轨受到安培力和电枢压力的作用,会引起轨道内表面的磨损、刨削现象,限制了电磁轨道炮的使用寿命。而铜基复合轨道可以同时具备有良好的导电性能、耐烧蚀能力以及较高的强度,在大功率多次发射的电磁轨道炮中具有较好的应用前景。将复合导轨简化为弹性地基梁,并对其受力特点进行力学分析,应用二维Fourier积分变换,得到复合导轨在移动荷载作用下动态挠度的一般解,进而得到电磁轨道发射状态下复合导轨的动态响应。分析了复合轨道的几何尺寸、通入电压等参量对复合导轨动态响应的影响。计算结果表明:电枢压力对轨道变形的影响远大于轨道间斥力的影响;合理的复合层厚度占比可以改善轨道的动态性能。 展开更多
关键词 兵器科学与技术 复合轨道 动态响应 FOURIER变换 移动荷载 弹性地基梁
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电磁轨道发射状态下导轨侧面的局部接触应力分析 被引量:14
13
作者 田振国 白象 杨阳 《固体力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2011年第1期74-81,共8页
电磁轨道发射时,导轨和电枢都有强电流通过,从而在导轨间形成强磁场并在电枢上作用有强大的推动力.由于流经两侧导轨的电流方向相反产生了相互作用的斥力,电枢在强电流作用下产生了焦耳热使得电枢膨胀.考虑到导轨对电枢膨胀位移的限制,... 电磁轨道发射时,导轨和电枢都有强电流通过,从而在导轨间形成强磁场并在电枢上作用有强大的推动力.由于流经两侧导轨的电流方向相反产生了相互作用的斥力,电枢在强电流作用下产生了焦耳热使得电枢膨胀.考虑到导轨对电枢膨胀位移的限制,则电枢对导轨的侧面形成压力.通过通入的直流电流的密度来计算两导轨间相互作用的斥力的集度,由此可将导轨简化成受有一段分布载荷和一个刚印作用下梁的力学模型,并应用共形映射将其变换到下半平面上,利用柯西积分可求得电枢与导轨接触面附近的局部应力场,其计算成果可为导轨的强度设计提供依据. 展开更多
关键词 电磁发射器 焦耳热 电磁场 洛仑兹力 应力场
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单脉冲电流对高速钢裂纹的止裂效果 被引量:10
14
作者 乔桂英 白象 +2 位作者 肖福仁 栾金雨 胡宇达 《金属学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2000年第7期718-722,共5页
利用电磁热效应原理,探讨了超强度脉冲电流对高速钢裂纹止裂的可能性结果表明,利用电磁热效应可在裂纹尖端形成焊口,使裂纹尖端的曲率半径增大,抑制了裂纹扩展同时,对裂纹尖端热影响区的组织进行了分析,讨论了裂纹尖端的组织变化... 利用电磁热效应原理,探讨了超强度脉冲电流对高速钢裂纹止裂的可能性结果表明,利用电磁热效应可在裂纹尖端形成焊口,使裂纹尖端的曲率半径增大,抑制了裂纹扩展同时,对裂纹尖端热影响区的组织进行了分析,讨论了裂纹尖端的组织变化对止裂效果的影响. 展开更多
关键词 单脉冲电流 电磁热效应 高速钢 裂纹止裂
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带有中间裂纹载流薄板放电瞬间耦合场的数值模拟 被引量:11
15
作者 付宇明 白象 许志强 《固体力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2002年第3期306-311,共6页
应用耦合场理论采用数值分析的方法计算了具有中间裂纹的导电薄板在放电瞬间裂纹尖端区域附近的温度场、温度梯度场的分布状态 .计算结果表明 :由于电流产生的焦耳热源的作用 ,裂纹尖端处温度瞬时急剧升高 ,能够在很小的范围内熔化形成... 应用耦合场理论采用数值分析的方法计算了具有中间裂纹的导电薄板在放电瞬间裂纹尖端区域附近的温度场、温度梯度场的分布状态 .计算结果表明 :由于电流产生的焦耳热源的作用 ,裂纹尖端处温度瞬时急剧升高 ,能够在很小的范围内熔化形成微小的焊口 ,裂纹前缘的曲率半径增加了几个数量级 ,显著地减少了应力集中 ,阻止了干线裂纹源的形成 ,有效地遏制了裂纹的扩展 .数值模拟采用了热—电耦合的分析方法 ,考虑了材料电阻随温度变化和电流流过生成的内热源间的相互作用 ,同时考虑了导热系数和比热随温度变化所产生的影响 .对于具有中间裂纹的载流薄板 ,根据结构、材质、边界条件及通电电流的对称性 ,计算得到了两个裂纹尖端完全对称的结果 . 展开更多
关键词 中间裂纹 载流薄板 放电瞬间 耦合场 数值模拟 裂纹止裂 温度场 温度梯度场 热电耦合 焦耳热
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脉冲放电截止热疲劳裂纹的亚临界扩展 被引量:9
16
作者 高殿奎 李慧 +1 位作者 付宇明 白象 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第11期28-31,共4页
对3Cr2W8V模具热疲劳裂纹进行脉冲放电,裂纹尖端熔化形成焊点,使裂尖钝化,阻止了热疲劳裂纹的亚临界扩展。脉冲放电能使裂尖处的组织和性能发生有利的变化,显著地 提高裂尖处裂纹萌生所需的能量和扩展功,截止了亚临界裂纹... 对3Cr2W8V模具热疲劳裂纹进行脉冲放电,裂纹尖端熔化形成焊点,使裂尖钝化,阻止了热疲劳裂纹的亚临界扩展。脉冲放电能使裂尖处的组织和性能发生有利的变化,显著地 提高裂尖处裂纹萌生所需的能量和扩展功,截止了亚临界裂纹的继续扩展。 展开更多
关键词 热疲劳裂纹 脉冲电流 裂尖钝化 板条马氏体 亚临界扩展 裂纹扩展 热作模具
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圆柱壳体的非线性磁弹性振动问题 被引量:4
17
作者 胡宇达 白象 《工程力学》 EI CSCD 北大核心 2000年第1期35-40,24,共7页
导出了纵向磁场中圆柱薄壳体的非线性轴对称振动基本方程。利用多尺度法和摄动法求出了两端简支壳体振动的近似解析解,并对振动幅值和频率进行了讨论。
关键词 磁弹性 非线性 振动 磁场 圆柱薄壳
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电磁热效应对T7钢的裂纹止裂 被引量:5
18
作者 乔桂英 白象 +1 位作者 栾金雨 肖福红 《热加工工艺》 CSCD 北大核心 2000年第2期11-13,共3页
利用电磁热效应原理 ,在自制的 ZL- 1型超强度脉冲电流发生装置上 ,对 T7钢的裂纹止裂效果进行了初步研究。结果表明 :对试件实施放电瞬间 ,在裂纹尖端处形成焊口 ,使裂纹尖端的曲率半径增大 ,达到抑制裂纹扩展的目的。同时 ,对裂纹尖... 利用电磁热效应原理 ,在自制的 ZL- 1型超强度脉冲电流发生装置上 ,对 T7钢的裂纹止裂效果进行了初步研究。结果表明 :对试件实施放电瞬间 ,在裂纹尖端处形成焊口 ,使裂纹尖端的曲率半径增大 ,达到抑制裂纹扩展的目的。同时 ,对裂纹尖端热影响区的组织进行了分析 ,并讨论了因快速加热和冷却作用所获得细小淬火马氏体组织及热压应力和相变压应力对止裂效果的影响。 展开更多
关键词 电磁热效应 裂纹 止裂
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带有半埋藏空间裂纹的Cr12构件电磁热止裂分析 被引量:11
19
作者 付宇明 郑丽娟 白象 《固体力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2008年第2期134-140,共7页
对带有半埋藏环形裂纹的Cr12标准拉伸试件进行了电磁热止裂研究.通过ZL-2型放电装置实现了半埋藏空间裂纹的止裂实验,采用微机控制电子万能试验机完成了止裂前后试件拉伸性能测试,同时计算了电磁热止裂前后应力强度因子的变化;建立了超... 对带有半埋藏环形裂纹的Cr12标准拉伸试件进行了电磁热止裂研究.通过ZL-2型放电装置实现了半埋藏空间裂纹的止裂实验,采用微机控制电子万能试验机完成了止裂前后试件拉伸性能测试,同时计算了电磁热止裂前后应力强度因子的变化;建立了超强脉冲电流放电瞬间,环形裂纹尖端附近电流绕流、温度场和热应力场的数值分析模型,通过热-电耦合和热-机械耦合两个过程得到了脉冲放电瞬间拉伸试件中的电流矢量场、温度场和热应力场.研究表明:脉冲电流放电瞬间,围绕裂纹尖端金属熔化,钝化了裂尖,并围绕裂尖形成了热压应力场,得到了超细化的金属组织,止裂后抗拉强度得到了提高,达到了止裂的目的. 展开更多
关键词 半埋藏裂纹 止裂 电流场 温度场 热应力场
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单边裂纹通电瞬间裂尖处应力场的复变函数解 被引量:10
20
作者 胥红敏 白象 +1 位作者 付宇明 田振国 《力学季刊》 CSCD 北大核心 2002年第3期362-368,共7页
本文应用复变函数中的Schwarz-Christoffel变换方法,在具单边裂纹的导电薄板通电瞬间温度场复变函数解的基础上,推导出用复变函数表示的应力场的表达式,并且给出算例。通过理论计算得知:当对具有单边裂纹的导电薄板通入适当密度的电流时... 本文应用复变函数中的Schwarz-Christoffel变换方法,在具单边裂纹的导电薄板通电瞬间温度场复变函数解的基础上,推导出用复变函数表示的应力场的表达式,并且给出算例。通过理论计算得知:当对具有单边裂纹的导电薄板通入适当密度的电流时,裂尖处温度急剧升高并熔化使裂尖变钝。同时,在裂尖周围形成了有利于遏制裂纹扩展的压应力场,有效地防止了裂纹沿其主方向和其它方向延伸。从理论上证明了电磁热效应在裂尖处产生高温形成焊口的同时,压应力场的形成是遏制裂纹扩展的主要因素之一。理论计算结果与实验结果比较吻合,为这一止裂方法的应用打下了理论基础。 展开更多
关键词 单边裂纹 通电 裂尖 应力场 复变函数 金属材料
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