一維雙參數(shù)非經(jīng)典熱傳導(dǎo)及熱應(yīng)力和熱斷裂.pdf

1、經(jīng)典熱傳導(dǎo)理論是科學(xué)工作者通過大量科學(xué)實(shí)驗(yàn)得出的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，并且認(rèn)為熱波的傳導(dǎo)速率是無窮大。但在現(xiàn)實(shí)生活中，最高速的熱傳導(dǎo)現(xiàn)象光的傳播速率也沒有達(dá)到無窮大。很顯然經(jīng)典熱傳導(dǎo)模型過于理想化，導(dǎo)致經(jīng)典熱傳導(dǎo)模型在一些實(shí)際應(yīng)用會帶來很大的誤差。因此非經(jīng)典熱傳導(dǎo)的研究工作就更加重要了。造成經(jīng)典熱傳導(dǎo)模型過于理想化的原因是沒有考慮到熱傳導(dǎo)過程中存在時(shí)間延遲。目前單參數(shù)模型是非經(jīng)典熱傳導(dǎo)的主要研究模型。此種模型雖然考慮了在熱傳導(dǎo)的過程中存在時(shí)間延遲，

2、但是認(rèn)為溫度梯度的時(shí)間延遲與熱流的延遲時(shí)間相同，因此單參數(shù)非經(jīng)典熱傳導(dǎo)模型相較于經(jīng)典熱傳導(dǎo)模型而言更符合實(shí)際情況，但是仍然存在理想化情況。于是本文將研究的是兩種熱弛豫時(shí)間不相同的雙參數(shù)非經(jīng)典熱傳導(dǎo)模型。
　　本文是以經(jīng)典熱傳導(dǎo)理論為基礎(chǔ)，應(yīng)用拉普拉斯變換的方法與數(shù)值反演的方法求解了一維無限長平板材料在熱沖擊下的非經(jīng)典熱沖擊問題。求解出了不同條件下的溫度場、熱應(yīng)力場與熱應(yīng)力強(qiáng)度因子。利用MATLAB軟件繪出不同熱傳導(dǎo)模型的溫度、熱應(yīng)

3、力和熱應(yīng)力強(qiáng)度因子的圖像，通過對圖像的對比分析得出它們的分布特點(diǎn)。并且對數(shù)值結(jié)果進(jìn)行詳細(xì)的分析，得出裂紋的大小以及材料的熱弛豫時(shí)間對材料的抗熱沖擊性能的影響，得出的數(shù)據(jù)和圖像與經(jīng)典熱傳導(dǎo)模型得出的結(jié)果進(jìn)行對比分析。
　　研究發(fā)現(xiàn)：在瞬態(tài)熱沖擊的條件下的熱應(yīng)力強(qiáng)度因子隨著熱沖擊時(shí)間的增大呈現(xiàn)出先增大后減小的趨勢，但是當(dāng)時(shí)間足夠大時(shí)，雙參數(shù)非經(jīng)典熱傳導(dǎo)模型的熱應(yīng)力強(qiáng)度因子與經(jīng)典熱傳導(dǎo)模型的熱應(yīng)力強(qiáng)度因子趨于一致。最后計(jì)算出平板的熱沖擊