弹性体受热冲击作用的热力耦合特性分析.pdf

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1、纛。A一羹第No2．2doi：10．3969／j．issn．1671—7775．2014．02．O11弹性体受热冲击作用的热力耦合特性分析王颖泽，宋新南(江苏大学能源与动力工程学院，江苏镇江212013)摘要：考虑快速加热过程中的延迟效应和耦合效应，基于广义热弹性理论，建立了热冲击下描述弹性体热力耦合特性的热弹性动力学模型．借助于Laplace变换，推导了热作用初期一维热弹性响应的瞬时解．通过对弹性体内各物理场的求解分析，给出了热弹性波在弹性体内部的传递规律，以及延迟效应和耦合效应对热弹性响应的影响．

2、结果表明：在快速加热条件下，延迟效应的存在削弱了热冲击的作用效果，而耦合效应则在影响热弹性波在弹性体内传播的同时也在一定程度上减弱了延迟效应对热冲击的削弱效果．关键词：热冲击；热力耦合；广义热弹性理论；非傅里叶传热；弹性体中图分类号：0347．4；0343．6文献标志码：A文章编号：1671—7775(2014)02—0183—06引文格式：王颖泽，宋新南．弹性体受热冲击作用的热力耦合特性分析[J]．江苏大学学报：自然科学版，2014，35(2)：183—188．Thermo-mechanicalco

3、uplingcharacteristicsonelasticsolidsubjectedtothermalshockWangYingze，SongXinnan(SchoolofEnergyandPowerEngineering，JiangsuUniversity，Zhenjiang，Jiangsu212013，China)Abstract：Withtheconsiderationsofdelayeffectandcouplingeffect，thethermoelasticdynamicmodelwa

4、sestablishedbasedonthegeneralizedthermoelasticity．Theshort—timeanalyticalsolutionsforone—di—mensionthermalshockproblemwerededucedaccordingtoLaplacetransformandinversetransform．Nu—mericalsimulationwasconductedtodiscussthetransmissionofthermoelasticwavein

5、elasticsolidandtheinfluenceofdelayandcouplingeffectsonthethermoelasticresponse．Theresultsshowthatthethermalshockisweakenedbydelayeffect，whilethisweakeneffectcanberestrainedbycouplingeffecttosomeextentduringthetransientheatconduction．Keywords：thermalshoc

6、k；thermo—mechanicalcoupling；generalizedthermoelasticity；Non—Fourierheatconduction；elasticsolid弹性体热冲击问题的研究对于各种承受变温载量将以有限的波速传递，热量传递呈现延迟特性并荷结构的疲劳分析和寿命预测具有重要的实用价诱发有别于传统导热的非傅里叶效应¨J．此时，要值．在热冲击下，材料变形加速诱发的动态热应力的想全面的揭示热冲击的本质特征，除了考虑材料变幅值远大于稳态热应力，为此在研究热冲击问题时，形的加速过

7、程外，还要计及快速加热过程的非傅里首先考虑弹性体的动态响应．但当热作用周期急剧叶效应以及材料变形率与温度场之间的耦合效应．缩短以至于达到甚至小于材料的热松弛时问时，热H．M．Lord等充分考虑快速加热过程的非傅里叶收稿日期：2012—11—12基金项目：国家自然科学基金资助项目(11102073，50978125)；中国博士后基金资助项目(2012M511207)；江苏省自然科学基金资助项目(BK2008234)；江苏大学高级人才专项基金资助项目(10JDG055)；江苏高校优势学科建设工程项目(PA

8、PD)作者简介：王颖泽(1981一)，男，河北秦皇岛人，博士，副教授(wyz3701320@ujs．edu．CH)，主要从事超常环境下传热及力学行为研究．宋新南(1957一)，男，河南南阳人，教授(eksen@ujs．edu．cn)，主要从事节能和强化换热研究．效应，提出了能够描述热以有限速度传播的L—S((，f)一)，(2)理论，同时文献[4]和[5]也分别基于双延迟效应和能量非耗散假设先后提出了能够刻画固体“次声”式中：1L(，t)为弹性体的位移；T