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题名广义热弹模型的热力学基础与瞬态响应
被引量：2
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作者
吴华
邹绍华
徐成辉
尉亚军
邓子辰
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机构
西北工业大学力学与土木建筑学院
西安交通大学机械结构强度与振动国家重点实验室
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出处
《力学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022年第10期2796-2807,I0004,共13页
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基金
国家自然科学基金(11802242)
陕西省自然科学基础研究计划(2022JM-016)资助项目。
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文摘
微纳科技的快速发展与超短脉冲激光技术的广泛运用,对描述微纳尺度超快热冲击的广义热传导及其热弹耦合理论提出迫切需求.基于拓展热力学原理,本文建立了考虑热传导双相滞后效应和高阶热流率的广义热弹耦合理论.类比于力学领域黏弹性本构关系的串联、并联模型,并受Green-Naghdi (GN)广义热传导模型启发,本文提出了热学“弹性”单元和“黏性”单元模型,并采用串联、并联方法实现了Cattaneo-Vernotte (CV)、GN、双相滞后(DPL)和Moore-Gibson-Thompson (MGT)热传导模型的重构.理论推导进一步表明,本文新建模型对应于热学Burgers模型,并得到了新模型中各相位滞后中松弛时间之间的比例关系.运用拉普拉斯变换方法,研究了一维结构受边界热冲击和移动热源作用下的瞬态响应,计算结果表明:新模型克服了热波速度无限大的悖论;仅有边界热冲击载荷时,新模型得到的响应结果均较大,响应范围最小;相比于无热源作用情形,受移动热源作用时,新模型会产生更大的峰值响应.新模型与经典弹性理论耦合构建了广义热弹性理论,运用该理论,可以清晰观察到在热波和弹性波波前的应力突变.理论方面,本文推动了拓展热力学与连续介质力学的结合,对于远离平衡态极端力学基础理论问题的研究具有启发意义;应用方面,本文研究结果可为激光等移动热源作用下材料的瞬态响应分析提供理论基础和数值方法.
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关键词
广义热弹耦合
连续介质热力学
双相滞后热传导
拓展热力学
热学伯格斯模型
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Keywords
generalized thermoelastic coupling
continuum thermodynamics
dual-phase-lag heat conduction
extended thermodynamics
Burgers model of heat conduction
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分类号
O343
[理学—固体力学]
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题名无限长圆柱体中广义电磁热弹耦合问题研究
被引量：2
- 2
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作者
夏荣厚
田晓耕
沈亚鹏
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机构
西安交通大学强度与振动教育部重点实验室
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出处
《固体力学学报》
CAS
CSCD
北大核心
2009年第6期579-585,共7页
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基金
国家自然科学基金项目(10872158)
"新世纪优秀人才支持计划"项目(NCET-05-0841)资助
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文摘
基于L-S广义热弹性理论,研究了处于磁场中无限长理想圆柱导体在边界受热冲击作用时的电磁热弹耦合问题.建立了广义电磁热弹耦合的有限元方程,为避免积分变换方法求解带来的精度丢失,采用将有限元方程直接在时间域求解的方法,得到了圆柱体中的温度、位移、应力、感应磁场和感应电场的分布规律,反映了热的波动性及电磁热弹的耦合效应.结果表明,将有限元方程直接在时间域求解,可以获得各物理量的准确分布,得到温度在热波波前处的阶跃,准确地反应热波的波动效应.
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关键词
热松弛时间
广义电磁热弹耦合
热波
时间域
有限元法
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Keywords
thermal relaxation time, generalized electromagneto-thermoelastieity coupling, thermal wave, time domain, the finite element method
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分类号
O441.4
[理学—电磁学]
O343.6
[理学—物理]
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