受热冲击时球体的广义热弹性分析

基于具有2个热松弛时间的G-L广义热弹性理论,研究了实心球体外表面突然受到均匀热冲击时的广义热弹性问题.由于控制方程复杂,到目前为止此类问题的解析解还没有得到.文中利用拉普拉斯正、反变换技术和热冲击的瞬时特征对该问题进行求解,最终得到了位移场和温度场的渐近表达式;通过数值计算,获得了热冲击下实心球体的位移与温度分布规律,以及热松弛时间和耦合系数对位移及温度分布的影响.结果表明:位移及温度分布中存在2个阶跃点;热松弛时间和耦合系数对位移及温度的阶跃时间、阶跃间隔和阶跃峰值均产生影响,对热冲击的作用效果也有一定的抑制作用.     

广义电磁热弹二维问题的正则模态法

应用带有两个热松弛时间的G-L广义热弹性理论,研究-理想导体的半无限大电磁介质的电磁热弹耦合的二维问题．给出介质中的Maxwell方程组,建立了电磁热弹祸合的控制方程,通过正则模态法得到温度、位移、应力等物理量的解,并用图形反映了各物理量的分布,由此可以看出,热在介质中是以有限速度传播．     

两端固定有限长粘弹杆的广义磁热粘弹问题

应用Lord-Shulman(LS)和Green-Lindsay(GL)广义热弹性理论,研究了在磁场中受移动热源作用的两端同定有限长均质各向同性粘弹杆的磁热粘弹动态响应,并与经典耦合理论进行了对比.给出了杆的广义磁热粘弹耦合的控制方程,借助拉普拉斯积分变换及其数值反变换对控制方程进行了求解.计算得到了杆内无量纲温度、应力及位移的分布规律,从其分布图上可以看出时间、热源移动速度以及磁场大小对以上分布规律有一定的影响.     

二维粘弹性问题的边界单元法

本文通过对粘弹性拟静态问题的方程进行Laplace变换,将粘弹性问题变换成在Laplace空间下与弹性静力问题相同的形式,推导出了用边界单元法分析粘弹性问题的基本公式,并用FORTRAN语言编制的计算机程序对粘弹性问题进行了分析计算。     

二维不可压Navier-Stokes方程的特征混合有限元算法

针对二维不可压Navier-Stokes方程的特点，对流函数方程及漩涡度方程采用混含有限元方法离散，避免了处理漩涡度边界的困难，同时，对漩涡度方程的对流项，使用了沿特征线离散技术，提高了计算效果。     

半无限长旋转杆件中的广义电磁热弹耦合问题

应用Lord 和 Shulman(L-S)广义热弹性理论, 研究半无限长旋转理想杆件的电磁热弹耦合问题. 给出介质中的Maxwell方程组, 建立了L-S型广义电磁热弹耦合的控制方程, 借助拉普拉斯变换和数值反变换技术对问题进行求解, 得到瞬态热冲击作用下半无限长旋转杆件中的温度、 应力、 位移、 感应磁场和电场的分布规律. 结果表明, 介质呈现热的波动性和电磁热弹耦合效应, 由于考虑旋转, 对位移和应力提高较大, 但对杆的感应磁场和电场的影响较小, 对温度基本没有影响.      

无界域—维热平流热传导问题的解析人工边界条件

以核废料处置库近场环境的对流传热过程为研究对象,采用解析法,推导了无界域内一维热平流热传导过程的准确人工边界条件.针对饱和多孔介质的一维水流传热问题,考虑半无界域内的温度边界情况和无界域内的热流集度情况,分别采用准确人工边界条件和下游特定位置处的温度人工边界条件,利用有限差分法计算任意时刻的温度分布.通过与半无界域内一维水流传热问题的解析解对比,验证了准确人工边界条件的可用性和准确性.结果表明,采用温度人工边界条件计算时,如果传热时间足够长,则温度计算点离人工边界位置越近,计算误差就越大;相比之下,采用准确人工边界条件计算时,计算误差很小,并与人工边界的具体位置无关.     

各向异性电介质二维无限域拉普拉斯方程定解问题

分别应用分离变量法和傅里叶变换法求解各向异性电介质二维无限域拉普拉斯方程的定解问题。所得的解有两种不同的数学形式,分离变量法求得的解是用傅里叶积分表示的,傅里叶变换法求得的解是用傅里叶卷积表示的。由静电场的唯一性定理可知,虽然这两种解有不同的数学表达式,但具备等价性。文章还列举典型算例间接验证了这两种解的等价性,并给出了相应的各向异性电介质物理模型。     

发展热离子问题有限元解的收敛性分析

发展热离子问题是由含Ｊｏｕｌｅ热源的热传导方程及具有与热有关的电导率的电流守恒方程组成的非线性偏微分方程组，此方程组具有强的非线性性．本文考虑了对此方程组的数值解问题，用混合元解电流守恒方程，用标准有限元解热传导方程，提出了全离散格式，给出了数值解的误差估计，得到了Ｌ２模意义下的最优误差估计．     

压电式压力传感器热冲击效应的试验研究

论述了瞬变温度对压电式压力传感器具有热冲击作用,并能改变传感器的预紧力、自振频率及灵敏度,形成瞬变温度误差。传感器的特殊膜片结构可以大大减小瞬变温度误差。通过对某2种压电式传感器的模拟热冲击效应的试验研究,阐述了热冲击对传感器的实际影响,并给出了测量数据及分析结果。     

含压电材料复合板有限元模型

智能结构由主结构和作为传感元件和执行元件的分布压电材料及控制系统组成，是80年代末至90年代初兴起的一门综合性的高技术交叉学科，在建模、控制、优化等诸方面仍存在许多问题有待进一步研究。本文利用最小势能原理导出了具有压电传感器和执行器弯曲板的有限元方程的一般形式，建立了智能结构有限元静力模型，构造了一种新的压电板单元。最后用实例验证了该模型的正确性，该单元不仅节省计算机内存和计算机机时，而且提高了计算结果的精度。     

内部压力作用下无限大板中椭圆孔及裂纹问题

为研究在工程实际中经常遇到的无限大板含有椭圆孔及裂纹问题,采用改进的带裂尖单元位移不连续法,重点研究在内部压力作用下裂纹扩展规律.通过改变椭圆孔的几何参数,揭示出孔的几何参数对断裂参数应力强度因子(SIF)的影响.结果表明:椭圆孔对裂纹的应力强度因子(SIF)具有一定的屏蔽作用,这种屏蔽作用随着椭圆孔的几何参数而变化,该研究在工程上具有重要意义.     

压电非均衡复合材料变形有限元分析

利用基于一阶剪切层合板理论的四节点矩形压电层合板板有限单元，分析了在外载荷和驱动电压相同的情况下,五种不同铺层形式的压电复合材料变形的规律；同时对压电非均衡复合材料中弯-扭耦合系数对其变形规律的影响进行了初步的研究。研究结果对今后设计压电非均衡复合材料具有一定的指导意义。     

基于样条有限点法的压电功能梯度板的动力分析

为了研究热环境中强电场作用下压电材料的电致非线性效应对压电功能梯度(P/FGM/P)板自由振动的影响,基于高阶剪切变形理论,采用压电材料电致非线性本构关系,同时考虑电场和热荷载的作用,通过样条有限点法建立P/FGM/P板动力分析模型,讨论了压电线性与非线性效应的差别,以及热环境中强电场对P/FGM/P板自振频率的控制效果。结果表明:随电场增大,压电线性解与非线性解偏差增大,且偏差大小同时还受边界约束影响。随温度升高,由于板的刚度减小,电场对P/FGM/P板自振频率的控制效果变好。同时也证明了样条有限点法具有编程简便、精度好及效率高等优点。     

压电陶瓷矩形薄板振子的弯曲振动研究

在矩形薄板四边自由及简支两种边界条件下，导出了振子共振频率方程的解析表达式，研究了弯曲振动压电陶瓷矩形振子共振频率与其振动模式、几何形状及尺寸之间的相互关系．矩形截面压电陶瓷细长棒的弯曲振动以及细长条矩形振子的条纹模式弯曲振动，可以由本文理论直接导出．实验结果表明，振子弯曲振动共振频率测试值与理论值符合较好     

Numerical analysis of crack-tip fields of piezoelectric media by hybrid finite element

A hybrid model, piezoelectric P-S element, is developed for electroelastic crack analysis. The model is used to investigate coupling crack-tip fields. The obtained numerical solutions recover the 1/√r singularity, and it is in good consistence with the real ones. The results offer a valuable basis for studying the mechanism of coupling fracture.     

压电晶片激发理想流体中各向异性板的泄漏Lamb波

基于流固耦合理论,采用有限元方法,建立压电激发理想流体中各向异性板的泄漏Lamb波的数值模型.数值模拟研究单向纤维增强复合材料中的泄漏Lamb波的色散和衰减特征,得到了全波场数值解,进而分析了不同激励频率,不同纤维取向对波形的影响.结果表明:理想流体中各向异性板的泄漏Lamb波可存在非色散,衰减较小的So模态和色散,衰减较大的Ao模态;通过选择激励频率可以选择合适的传播模态.材料纤维取向不同会影响泄漏波形的传播速度以及色散和衰减特性.数值模拟建立了激励源、材料参数以及相应波形之间的定量关系,可为泄漏Lamb波技术应用于NDE和NDT提供理论参考.     

特殊正交各向异性压电弯曲板的精化理论

对特殊正交各向异性压电材料进行了精化分析,给出了该材料板弯曲时的精化理论。首先,介绍特殊正交各向异性压电材料满足的基本方程和通解,并将调和函数的算子函数表示推广到椭圆广义调和函数。其次,利用算子函数表示将板内的位移场、电势场、应力场和电位移场利用二维函数表示出来。然后,利用非齐次边界条件,获得该板在作用横向载荷时的精化方程。最后,对精化方程进行分析,略去高阶项后,得到了特殊正交各向异性压电弯曲板作用横向载荷时的近似方程。由于该研究方法没有进行预先假设,所以获得的结果比一般的板变形理论更精确。     

热激发态下介观压电石英晶体的量子涨落

利用阻尼谐振子量子化方法,将介观压电石英晶体等效电路量子化,根据热场动力学(TFD)理论,研究了介观压电石英晶体在热激发态下电流和电压的量子涨落.结果表明介观压电石英晶体中存在电流电压的量子涨落,量子涨落不仅和石英晶体等效电路的固有参数有关,而且还和激发量子数、压缩态的压缩度、压缩角及环境温度有关,且随温度的升高而增大,随时间按指数规律而衰减.