EFFECT OF FRACTIONAL ORDER PARAMETER ON THERMOELASTIC BEHAVIORS IN INFINITE ELASTIC MEDIUM WITH A CYLINDRICAL CAVITY

The thermal shock problems involved with fractional order generalized theory is studied by an analytical method. The asymptotic solutions for thermal responses induced by transient thermal shock are derived by means of the limit theorem of Laplace transform. An infinite solid with a cylindrical cavity subjected to a thermal shock at its inner boundary is studied. The propagation of thermal wave and thermal elastic wave, as well as the distributions of displacement,temperature and stresses are obtained from these asymptotic solutions. The investigation on the effect of fractional order parameter on the propagation of two waves is also conducted.     

EFFECT OF TEMPERATURE-DEPENDENT PROPERTIES ON THERMOELASTIC PROBLEMS WITH THERMAL RELAXATIONS

Based on the generalized thermoelasticity proposed by Green and Lindsay, the dynamic response of generalized thermoelastic problems with temperature-dependent material properties is investigated. The governing equations are formulated and found to be nonlinear because of the temperature-dependence of properties. Owing to the nonlinearity of the governing equations, the finite element method is resorted to for solution. The results obtained show that the temperature-dependent properties influence the variables considered by reducing their magnitudes. This indicates that taking the temperature-dependence of properties into consideration in the investigation of generalized thermoelastic problems is necessary and practical for accurately predicting the thermoelastic behavior.     

THE EFFECT OF DUAL-PHASE-LAG MODEL ON REFLECTION OF THERMOELASTIC WAVES IN A SOLID HALF SPACE WITH VARIABLE MATERIAL PROPERTIES

The present article represents an analysis of reflection of P-wave and SV-wave on the boundary of an isotropic and homogeneous generalized thermoelastic half-space when the boundary is stress-free as well as isothermal. The modulus of elasticity is taken as a linear function of reference temperature. The basic governing equations are applied under four theories of the generalized thermoelasticity： Lord-Shulman （L-S） theory with one relaxation time, Green-Naghdi （G-N） theory without energy dissipation and Tzou theory with dual-phase-lag （DPL）, as well as the coupled thermoelasticity （CTE） theory. It is shown that there exist three plane waves, namely, a thermal wave, a P-wave and an SV-wave. The reflection from an isothermal stress-free surface is studied to obtain the reflection amplitude ratios of the reflected waves for the incidence of P- and SV-waves. The amplitude ratios variations with the angle of incident are shown graphically. Also the effects of reference temperature of the modulus of elasticity and dual-phase lags on the reflection amplitude ratios are discussed numerically.     

属性与温度相关材料的广义热弹性问题有限元分析

计及材料特性与温度的相关性,基于Lord和Shulman(L-S)广义热弹性理论,建立了此类问题的有限元控制方程. 由于材料属性的温度相关性,温度控制方程具有非线性,积分变换求解方法难以采用,因而将有限元方程直接在时间域求解. 利用所建立方法研究了材料特性与温度相关、带有孔洞的无限大体在热冲击和机械冲击作用下的广义热弹性问题. 分析表明,在时间域直接求解材料属性与温度相关的广义热弹性问题是可行的,所得结果具有很高的精度,热的波动性得到充分的展现. 同时发现,热冲击载荷作用时,材料属性与温度的相关性对结构的机械响应影响显著,对温度响应影响很小;机械载荷作用时,材料参数与温度的相关性对所有响应影响都很小. 因此,研究热冲击载荷作用的机械响应时,必须考虑材料属性的温度相关性,而研究温度响应时,无论何种冲击载荷,都可以不考虑材料属性的温度相关性.      

机械荷载与热荷载共同作用下变厚度梁的热弹性力学解

本文研究了两端简支变厚度梁受机械荷载与热荷载共同作用下的热弹性力学解.温度场用调和级数展开,通过求解热传导方程可首先确定温度沿梁厚度方向的非线性分布情况.从二维热弹性力学理论的基本方程出发,导出满足控制微分方程和两端简支边界条件的位移函数的一般解,对上下表面的边界方程作傅立叶正弦级数展开确定待定系数,数值结果与商业有限元软件ANSYS进行了比较,显示出很高的精度.本文方法可直接应用于对应力和位移分析要求较高的工程问题,如航空航天和微型机械的设计.     

变系数曲线支承矩形厚板自由振动的傅里叶分析

本文给出了变系数曲线支承的Ａｍｂａｒｓｕｍｉａｎ矩形厚板自由振动问题的级数解，将位移和剪力在板域内展成重傅里叶级数，将其导数在边界上展成单傅里叶级数，通过傅里叶变换将控制微分方程和边界条件转化成关于位移级数的系数的一组无穷线性代数方程，最终将板的自由振动问题转化为矩阵特征值问题。     

上覆单相弹性层的饱和地基上刚性圆板的扭转振动分析

采用解析的方法研究了上覆单相弹性层的饱和地基上刚性圆板的扭转振动.首先运用积分变换技术分别求解了单相弹性介质和饱和介质情况时的控制方程,然后按混合边值条件建立了上覆单相弹性层的饱和地基上刚性圆板扭转振动的对偶积分方程,并把对偶积分方程化为易于数值求解的第二类Fredholm积分方程,并给出了数值算例.     

弹性薄板与层状无限非均匀介质的耦联分析

本文采用一维离散、二维解析的半解析单元法研究弹性薄板与无限介质静力相互作用问题,为工程上解决具有复杂材料特性的无限土体介质与明置结构的耦联分析提供一种简便、实用、有效的方法。文中还对耦联问题中介质特性效应、相对刚度效应、板件形状效应、土层深度效应以及非均质性影响等作了较为全面的分析。     

物性与温度相关材料广义热弹性模型及渐近分析

计及材料物性与温度的相关性,基于Clausius不等式和L-S广义热弹性理论,通过对自由能公式的高阶展开,构建了具有变物性特征的广义耦合热弹性动力学模型.推导了各向同性材料表面受热冲击问题的线性化控制方程组,利用热冲击的瞬时特征,借助于Laplace正、逆变换技术及其极限性质,给出了变物性条件下一维热冲击问题的温度场、位移场和应力场的渐近表达式.通过算例,得到了热冲击作用下各物理场的分布规律以及材料物性与温度相关性对于热弹性响应的影响规律.结果表明:材料物性与温度相关性对于各物理场的阶跃位置、阶跃间隔以及阶跃峰值均产生不同程度地影响,相比于位移场和应力场的显著影响,其对温度场的影响效果并不明显.     

弹性介质中输流微管道的热弹性振动分析

研究热环境中被弹性介质包围的微米输流管道的横向振动问题. 根据Hamilton 原理及非线性热弹性理论建立管道横向振动控制方程,并利用复模态法对其进行求解,得到了系统的固有频率和屈曲失稳临界流速,讨论了环境温度和一些重要系统参数对管道振动特性的影响. 研究结果表明:环境温度变化、管道和流体的微尺度效应、管道外径及弹性介质刚度对输流微管道固有频率和临界流速都有很大影响.     

变截面弹性直杆纵振动分析的小波--DQ法

在经典微分求积(DQ)法基础上, 根据多分辨分析理论, 以尺度函数为基础构造插值基函数, 形成了新的微分方程边值问题的求解方法------小波--DQ法, 并应用该方法分析了变截面弹性直杆的纵振动问题, 给出了其频率方程, 计算出了不同参数下固支--固支, 自由--自由楔形直杆和锥形直杆的固有频率,数值结果表明该方法是一个简单易行高精度的方法,该方法可以推广应用于其他力学问题的数值分析.     

膨胀土掺石灰对土的工程特性影响机制探讨

结合工程实践,通过对南阳膨胀土特性研究,尤其是对2∶8 灰土垫层和原状膨胀土做了对比试验,并探讨了膨胀土掺石灰对土的工程特性的影响机制。     

双周期分布圆形弹性夹杂平面热弹性问题

研究了含双周期分布圆形弹性夹杂的无限弹性平面在均匀拉伸和均匀温变下的弹性响应问题.运用Isida的区域单元法和复势函数的级数展开技术,将问题转化为线性方程组的求解.数值结果表明:相邻夹杂间距过大或过小都不利于减小界面应力,当相邻夹杂中心间距与夹杂半径之比为2.2~2.8时,界面剪切应力与环向应力的极大值最小;比值为2.5~3.5时,界面最大径向应力值最小;并且该比值范围不随两相材料弹性模量之比和热膨胀系数之比而变化.     

非线性弹性卸载对回弹预测的影响

将弹性模量的变化引入了回弹的计算. 因为其代表性,本文针对V型弯曲,考查了非线性弹性卸载对回弹预测的影响.     

节理表面波纹度对其闭合性质的影响

节理的表面形貌中普遍含有波纹度。本文分析了含波纹度节理闭合模型的性质，探讨了其接触变形机理，研究了波纹度幅值、频率及不规则度方差对节理闭合性质的效应，最后与将波纹度分量作为随机分量处理的以往的节理闭合模型进行了比较。     

非线性弹性卸载地回弹预测的影响

将弹性模量的变化引入了回弹的计算。因为其代表性，本针对V型弯曲，考查了非线性弹性卸载对回弹预测的影响。     

上覆单相弹性层饱和地基上弹性基础的竖向振动分析

基于Biot动力控制方程,运用Fourier积分变换技术,并按照混合边值条件和连续条件建立了上覆单相弹性层饱和地基上弹性基础竖向振动的对偶积分方程.利用正交多项式将对偶积分方程化简,得到了动力柔度系数随无量纲频率b0的变化关系曲线,从而得到了上覆单相弹性层饱和地基上弹性基础的竖向振动规律.数值分析结果表明,对于弹性基础,当弹性基础的挠曲刚度较大时,发现弹性基础的竖向振动特性与刚性基础的类同,可忽略挠曲刚度对竖向振动的影响,且当无量纲频率较小的时候,动力柔度系数Cv随着无量纲频率b0的变化而发生显著的变化,但当无量纲频率b0较大的时候,动力柔度系数Cv受无量纲频率的影响较小,甚至基本上不受影响.当弹性基础的挠曲刚度较小时,随着挠曲刚度的减小,弹性基础的竖向振动将发生显著的变化,动力柔度系数Cv的实部和虚部的绝对值均变大.     

含孔平板弹性波散射问题的复变函数方法

本文采用平板弯曲波动理论及复变函数方法，对平板开孔弹性波的散射及动应力集中问题进行了分析研究，得到了传播急剧记波时此种平板弯曲波动问题的分析解。若同时采用保角射技术，就为主解平板任意形状开孔弹性波的散射及动应力集中问题提供了一种统一规范的方法。作为算例，本文给出了平板开圆孔和椭圆孔附近的动应力集中系数的数值结果，并对其进行了讨论。     

有耗介质探地雷达波传播衰减特性的研究

探地雷达是利用超高频脉冲电磁波探测地下介质分布的一种浅层地球物理勘探方法,探地雷达超高频、宽频带脉冲电磁波在地下有耗介质中的衰减特性是一个十分复杂的过程。本文从电磁波传播的麦克斯韦方程出发,较为系统地研究和分析了雷达脉冲电磁波在有耗介质中传播的衰减特性,对研究雷达脉冲电磁波在地下有耗介质中的传播机制有指导意义。     

非理想界面弹性层/压电柱结构中SH波的传播特性

研究了各向同性弹性层与压电柱之间非理想连接时沿周向传播的SH波的频散特性.弹性层表面力学自由;弹性层与压电柱之间应力连续、位移间断.通过求解控制方程,将问题的解用Bessel函数表示,利用界面条件和边界条件得到频散方程,然后对其进行数值求解,分析了界面性态、材料常数和几何尺寸对SH波传播特性的影响.