热冲击下物性与温度相关性对热弹性响应的渐进分析

计及材料物性与温度的相关性,基于Green-Naghdi能量无耗散广义热弹性理论(G-N II理论),对热冲击下具有变物性特征材料的热弹性响应进行了求解分析。借助Laplace正、反变换技术以及Krichhoff变换,在热物性参数随真实温度呈线性规律的前提下,推导了半无限大体受热冲击作用时热弹性响应的解析表达式,通过求解分析,得到了热冲击下热波、热弹性波的传播规律,位移场、温度场以及应力场的分布情况,以及物性随温度相关性对热弹性响应的影响效果。结果表明：当考虑材料物性随温度的变化时,热波、热弹性波的传播以及各物理场的分布均受到不同程度的影响,且物性随温度相关性对热弹性响应的作用效果将受到材料热-力耦合特性的影响。     

热冲击下温度相关物性对热弹性响应的渐进分析

计及材料物性与温度的相关性,基于Green-Naghdi能量无耗散广义热弹性理论(G-N II理论),对热冲击下具有变物性特征材料的热弹性响应进行了求解分析.借助Laplace正、反变换技术以及Krichhoff变换,在热物性参数随真实温度呈线性规律的前提下,推导了半无限大体受热冲击作用时热弹性响应的解析表达式,通过求解分析,得到了热冲击下热波、热弹性波的传播规律,位移场、温度场以及应力场的分布情况,以及物性随温度相关性对热弹性响应的影响效果.结果表明:当考虑材料物性随温度的变化时,热波、热弹性波的传播以及各物理场的分布均受到不同程度的影响,且物性随温度相关性对热弹性响应的作用效果将受到材料热-力耦合特性的影响.     

圆柱外表面受热冲击问题的广义热弹性分析

基于 L-S 广义热弹性理论, 针对实心圆柱体在外表面受均匀热冲击作用下的一维广义热弹性问题进行研究分析. 利用热冲击的瞬时特征, 借助于 Laplace 正、反变换技术及柱函数的渐近性质, 推导了热冲击作用周期内温度场、位移场和应力场的渐近表达式. 通过计算, 得到了热冲击条件下各物理场的分布规律以及延迟效应和耦合效应对热弹性响应的影响规律. 结果表明: 当考虑延迟效应和耦合效应时, 热扰动将以两组速度不同的波的形式向前传播, 延迟效应和耦合效应对各物理场的建立时间, 阶跃间隔和阶跃峰值均产生影响, 且延迟效应和耦合效应均在一定程度上削弱了热冲击的作用效果.      

分数阶理论下实心球体受热冲击作用的渐进分析

基于分数阶广义热弹性理论,针对实心球体在外表面受均匀热冲击作用下的一维广义热弹性问题进行研究分析. 利用热冲击的瞬时特征,借助于Laplace 正、反变换技术及柱函数的渐进性质,推导了热冲击作用周期内位移场、温度场和应力场的渐进表达式. 通过计算,得到了不同传热能力下受热冲击作用时热波、热弹性的传播规律以及位移场、温度场及应力场的分布规律. 结果表明:分数阶参数取值的不同,热波、热弹性波的传播以及各物理场的分布均有所不同,分数阶参数可视为延迟时间的影响因子,通过改变延迟效应对热弹性行为的影响来改变热冲击的作用效果.      

分数阶广义热弹性理论下中空柱热弹性分析

基于Laplace变换及特征值法,推导并给出了分数阶广义热弹性理论下中空柱内表面作用有热冲击情况的解析解,通过Laplace数值逆变换法求解得到了位移场、温度场、应力场的分布规律。结果表明:特征值法能准确给出Laplace域内方程组的解;分数阶参数对温度场和应力场有较大影响,对位移场影响较小。作为广义热弹性理论的一种推广,在处理热传导问题时,通过分数阶广义热弹性理论进行研究更科学、全面。     

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.      

无限长圆柱体中广义电磁热弹耦合问题研究

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丟失.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.     

一维半无限压电杆的广义的热冲击问题

采用具有两个热松驰时间的G－L广义热弹性理论，研究了一维无限无限长杆在其端部受到热冲击时的边值问题，借助于拉普拉斯正、反变换技术，在所考虑时间非常短的情况下，对问题进行了求解。得到了位移及温度分布的近似妥析角，发现位移及温度分布中分别存在两上阶跃点，并通过数值计算，把温度的分布规律用图形反映了出来，从温度的分布图上可以看出，当任何x的值大于第二个阶跃点的位置值时，温度值都是零，也即在当前所绘定的时刻，热以波的形式沿压电杆仅传播到第二阶跃点的位置，而在第二个阶跃点之后，压电杆上的温度分布保持初始温度；定不同时刻，热波波前的位置也将相应的在压电杆上移动，也即热波波前在压电杆上的位置随考虑时刻不同而不同，这与经典的热传导是完全不同的，它说明热是以波的形式以有限的速度，而不是以无限的速度在介质中进行传播的。     

轴对称横观各向同性热弹性圆柱的分解

为了得到精确的应力场、位移场、温度场,将扭转圆轴的精化理论研究方法推广到轴对称横观各向同性热弹性圆柱。利用Bessel函数以及轴对称横观各向同性热弹性圆柱的通解,给出了轴对称横观各向同性热弹性圆柱的分解定理。根据柱面齐次边界条件获得了精确的精化方程,精化方程可以分解为一阶方程、超越方程、温度方程,从而将横观各向同性热弹性圆柱的轴对称问题分解为轴向拉压问题、超越问题、热-应力耦合问题。超越部分对应端部自平衡情况,可以清晰地了解到端部应力分布对内部应力场的影响,热-应力耦合部分对应无外加应力场时圆柱内部因温度变化引起的热应力。     

半无限长压电杆的瞬态热冲击问题

采用具有一个热松弛时间的L－S广义热弹性理论，研究了一维半无限长压电杆在一端受到热冲击时的边值问题。借助拉普拉斯正，反变换技术，在所考虑时间非常短的情况下，对问题进行了求解，得到了压电杆上的位移，压力及温度分布的近似解析解，发现应力及温度分布中分别存在两个阶跃点，并给出了算例。     

瞬态热冲击下层合材料板界面的热弹性行为

基于带有两个热松弛时间的G-L广义热弹性理论, 利用有限元方法研究了零阻抗理想界面层合板在瞬态热冲击诱导的位移、应力和温度等通过界面时的热弹性行为. 通过比较不同层中材料的比热容、热导系数、热松弛时间和密度等对界面处的位移、应力和温度的影响, 研究了不同材料参数对复合材料热力学行为影响, 发现不同材料参数将导致热穿过界面时界面处温度、位移和应力发生突变, 研究结果可以为由热引起的层合板挠曲变形提供理论依据.      

热冲击载荷作用下的含球形空腔的广义热弹性功能梯度球形各向同性体

This paper is concerned with the determination of thermoelastic displacement, stress and temperature in a functionally graded spherically isotropic infinite elastic medium having a spherical cavity, in the context of the linear theory of generalized thermoelasticity with two relaxation time parameters （Green and Lindsay theory）. The surface of cavity is stress-free and is subjected to a time-dependent thermal shock. The basic equations have been written in the form of a vector-matrix differential equation in the Laplace transform domain, which is then solved by an eigenvalue approach. Numerical inversion of the transforms is carried out using the Bellman method. Displacement, stress and temperature are computed and presented graphically. It is found that variation in the thermo-physical properties of a material strongly influences the response to loading. A comparative study with a corresponding homogeneous material is also made.     

Dependence of modulus of elasticity and thermal conductivity on reference temperature in generalized thermoelasticity for an infinite material with a spherical cavity

Introduction Thetheoryofgeneralizedthermoelasticitywithonerelaxationtimebasedonamodified Fourier’slawofheatconductionwasdevelopedbyLordandShulman[1].Thistheoryallowsfor theso_calledsecond_soundeffectsinsolids,hencethermaldisturbancespropagatewithfinite wavespeeds. Themathematicalmodelofthegeneralizedthermoelasticitytheoryisofacomplicatednature thathindersthepossibilityofderivingananalyticalsolution.Mostattemptsdealingwiththese equationsarebasedoneithershort_timesolution[2-4]. Modernstructur…     

Generalized thermoelastic infinite transversely isotropic body with a cylindrical cavity due to moving heat source and harmonically varying heat

In this paper, the induced temperature, displacement, and stress fields in an infinite transversely isotropic unbounded medium with cylindrical cavity due to a moving heat source and harmonically varying heat are investigated. This problem is solved in the context of the linear theory of generalized thermoelasticity with dual phase lag model. The governing equations are expressed in Laplace transform domain. Based on Fourier series expansion technique the inversion of Laplace transform is done numerically. The numerical estimates of the displacement, temperature and stress are obtained and presented graphically. The theories of coupled thermoelasticity, generalized thermoelasticity with one relaxation time, and thermoelasticity without energy dissipation can extracted as special cases. Some comparisons have been shown in figures to present the effect of the heat source, dual phase lags parameters and the angular frequency of thermal vibration on all the studied fields.     

Nonlinear transient thermal stress analysis of thick-walled FGM cylinder with temperature-dependent material properties

In this paper, the problem of generalized thermoelasticity in a thick-walled FGM cylinder with one relaxation time is presented. The material properties are taking as function of temperature and graded in the radial. Due to the nonlinearity of the governing equations, finite element method is adopted to solve such problem. Both the inner and outer curved surfaces of the cylinder are stress free while the inner surface is subjected to thermal shock, while the outer surface is thermally isolated. The effects of temperature-dependent properties, volume fraction parameter and the thermal relaxation time on the physical quantities behavior are evaluated. Results confirm the efficiency of the present algorithm and reveal the significant effects of the temperature-dependent of the material properties.