特性参数与温度相关的非局部广义热弹问题的动态响应

基于Green-Lindsay广义热弹性理论和Eringen的非局部弹性理论,研究了材料特性参数与温度相关、受热冲击和应力冲击作用的半无限大体的一维非局部热弹动态响应问题.借助于拉普拉斯积分变换及其数值反变换,经数值求解,得到了无量纲温度、位移、应力的分布规律,并用图形进行表示.分别研究了温度相关的材料特性参数、分数阶参数及非局部效应参数对温度、位移和应力的影响效应,结果表明:温度相关的材料特性参数对各物理量的影响显著;分数阶系数对温度影响较大,对位移和应力影响不大;非局部效应参数对位移和应力有显著影响,对温度影响较小.     

热冲击下理想黏结三明治板的分数阶广义热弹性问题分析

为了研究对称热冲击作用下三明治板的广义热弹动态响应,假定三明治板连接界面处为零阻抗理想黏结,材料特性参数随温度变化,采用分数阶广义热弹性理论,给出了层合板广义热弹耦合的控制方程.基于拉普拉斯变换及其数值反变换对控制方程进行求解,得到了无量纲温度、位移及应力的数值解.重点讨论了热传导系数、密度和比热容等材料参数在界面处的变化对热传递及结构响应的影响,同时考虑了分数阶参数及温度相关性参数的影响效应.计算结果表明,温度、位移和应力随界面处材料热传导系数、密度和比热容的减小而增加;分数阶参数对温度和应力的影响较大,对位移影响较小;温度、位移和应力的幅值随温度相关性参数的增大而减小.界面处材料热传导系数、密度和比热容的减小促进热沿板厚方向的传导,分数阶理论和材料的温度相关性对温度、位移和应力的分布影响显著.     

双温度广义热弹问题的一维动态响应

基于双温度广义热弹性理论,研究了有限长杆的热弹动态响应问题.杆两端固定,受移动热源作用.给出了双温度广义热弹性理论下问题的控制方程,并借助拉普拉斯积分变换及其数值反变换对控制方程进行求解.经计算,得到了杆内无量纲应力、位移、传导温度、热力学温度随时间和移动热源速度的变化规律.结果表明,杆中的无量纲应力、位移、传导温度、热力学温度随热源速度的增大而减小.     

分数阶热弹理论下重力对压电介质中波传播的影响

基于分数阶热弹理论,研究了半空间无限大压电介质受周期载荷作用时重力对波传播影响.给出分数阶广义热弹性理论下的控制方程,运用正则模态法对控制方程进行求解,得到了半空间无限大压电介质中的无量纲温度、位移、应力和电位移等物理量的分布规律.重点研究了分数阶参数及重力对各物理量的影响效应.结果表明:半空间无限大压电介质中由于周期...     

气-固界面波的激光热弹激励

采用积分变换技术求解热弹体运动方程和热传导方程耦合问题, 得到脉冲激光线源热弹激励时气-固界面波法向位移解的积分表达式. 解析计算被积函数极点留数, 并采用FFT技术得到气-固界面波声场的瞬态位移波形. 实验在脉冲激光器与激光干涉仪等组成的激光超声系统上进行. 将脉冲激光聚焦成线源激励空气-铁界面, 采用激光干涉仪成功检测到气-固界面Leaky Rayleigh波和Scholte波. 数值与实验结果有很好的一致性.     

基于非局部Biot理论的平面波作用下饱和地基动力响应

为探究孔隙尺寸效应对饱和土地基动力响应的影响,基于非局部-Biot理论,构建了P波及SV波作用下饱和土地基表面动力响应的计算模型.采用波函数展开法,求解了地表位移及应力的解析解.分析了孔隙尺寸(以非局部参数描述)、入射波频率及入射角对地表位移及应力响应的影响.结果表明:低频下,非局部Biot理论计算结果与经典Biot理论计算结果基本一致;高频时,地表位移及应力随非局部参数变化较为明显,即高频率下,孔隙尺寸效应对地表响应影响不可忽略.入射波频率对地表响应的影响与孔隙尺寸有关,孔隙越大,频率影响越为显著.相同幅值的P波及SV波作用下,SV波引起的地表动力响应大于P波,且SV波在入射角为45°时发生全反射.研究成果可为半空间饱和土中波动问题的研究提供借鉴.     

耦合横向和微旋转波的界面反射与折射

基于广义微极磁热弹模型讨论了两微极弹性固体介质平面界面上耦合横向和微旋转波的反射与折射问题.利用两微极弹性固体平面分界面上位移和应力连续条件,建立了反射与折射波振幅的线性系统方程.数值计算给出各类反射、折射波振幅随耦合横向和微旋转波入射角的变化关系曲线.研究了热松弛时间对反射和折射热波、纵向位移波、耦合横向和微旋转波的振幅比的影响.结果表明,热松弛时间对热波、纵向位移波影响显著,而对耦合横向和微旋转波影响很小.     

圆形夹杂与内裂纹的相互作用

研究了在SH波作用下基体中圆形夹杂与内裂纹的相互作用问题,主要采取Green函数和裂纹切割相结合的方法.首先,构造本文需要的Green函数基本解,该基本解为基体内含夹杂时夹杂内任一点承受时间谐和的出平面线源荷载作用时的位移函数.然后,从基体圆形夹杂对SH波散射问题出发,沿裂纹位置施加一应力,该应力与夹杂对SH波散射产生的应力大小相等,方向相反,从而形成裂纹,进而可得到夹杂和裂纹同时存在时的位移与应力函数式,利用此函数式讨论夹杂周围的动应力集中情况.最后,给出算例,讨论了入射波数、入射角度、裂纹大小、基体和夹杂材料性质等因素对此问题的影响.     

温度对激光场引起的纳米管声子增益影响

讨论了强激光场下单壁纳米管的声子增益效应. 采用含时微扰方法计算了不同温度下声子占据数随时间的变化率(声子增益系数). 计算结果表明,在强激光场下纳米管中的声子占据数随时间非线性增加,增益系数与温度和激光场强都有关系. 随着温度升高,声子增益系数迅速减小;在确定的温度情况下,激光场强越强,声子增益效应越明显,并对这个现象给出了合理的物理解释.     

钢-混凝土组合梁的温度响应分析

根据钢-混凝土组合梁的受力特征,建立了混凝土板、钢梁上翼板、钢梁下翼板的纵向位移函数和钢与混凝土之间的相对位移函数.考虑了组合梁沿梁高线性分布的温度梯度作用,由弹性力学中应力与应变的关系,推导出组合梁的势能总方程.基于能量泛函变分原理,得出了组合梁在温度效应下的控制微分方程及相应的边界条件.若只考虑挠度位移函数,则该方程可退化为普通梁的变形微分方程.运用该方法可以求解变温、温差和温度梯度作用下组合梁的温度效应问题.     

厚铝管中激光激发温度场和瑞利波的模拟

利用有限元方法数值模拟了脉冲激光作用于厚铝管时产生的温升以及由此温升而产生的表面瑞利波的情况。给出了温度随角向的分布曲线,比较了物理参数随温度变化和不随温度变化两种情况下温度场的区别,并进一步得到了近场区域表面波的时域波形。数值结果表明：在考虑材料物理参数随温度变化基础上得到的近场区域的表面声波中显著的波为掠面纵波和瑞利波,与平板中的类似。为热弹条件下管状材料的激光超声无损检测提供了参考。     

Cu-0.1Ag合金热变形行为研究及其本构方程

应用Gleeble-1500D热力模拟试验机,采用等温压缩试验的方法,研究了Cu-0.1Ag合金在热压缩变形中的流变应力行为,分析了不同变形温度、变形速率对Cu-0.1Ag合金热变形行为的影响.结果表明,变形温度越高,应变速率越小,合金越容易发生动态再结晶,Cu-0.1Ag合金越容易发生热变形.同时,综合采用Arrhenius型方程和Jonas双曲线函数模型描述了Cu-0.1Ag合金的本构关系.通过对试验数据进行线性回归分析,确定了结构因子A、应力水平参数α、形变激活能Q以及应力指数n,最终得出Cu-0.1Ag合金热变形过程中应力与应变速率的本构方程.     

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.      

断层滑移扰动下不同辐射区岩体响应特征

为了研究不同应力波辐射区岩体稳定性,引入Haskell有限震源模型,采用修正Yoffe函数计算特定震动矩下断层滑移速度曲线,构建了等效断层滑移型震源,进而利用数值仿真手段,对P波、S波辐射区在断层滑移作用下岩体响应特征进行模拟。结果表明,断层滑移的时间效应对P波、S波辐射区的质点震动强度影响较大。在超过距离震源中心1倍处,质点在S波辐射区的质点峰值速度V_ppv(peak particle velocity)值要明显高于P波辐射区的PPV值,但位移量及获得的应变能则相对较小。     

某PC单箱三室箱梁温度梯度效应研究

以某高速铁路单箱三室箱梁桥为背景,通过对国内外几种典型的温度梯度及不同的温度梯度在相同的温度特征值下的温度效应进行比较,重点分析了在不同的温度梯度下箱梁的温度应力及位移的变化规律.结果表明:纵向位移最大值在箱梁两端,呈线性变化,竖向位移最大值处于中跨跨中,呈抛物线变化;应力与位移的关系表现为下缘应力与位移呈对应关系,下缘应力大对应的位移也大;温度梯度将会引起很大的温度应力,且不同的温度梯度引起的应力和位移相差较大.因此,在设计时选择合理的温度梯度是非常重要的.     

声波幅度对有限振幅声波传播畸变的影响

为确定声波的非线性传播特性,采用理论与试验相结合的方式对单列声波与两列声波传播的畸变现象进行研究.依据黎曼-厄恩肖与Bessel-Fubini解理论给出了单列声波的传播方程,仿真研究了非线性传播过程中产生的各阶谐波曲线,试验观测了单列声波非线性效应与声波幅值的阈值关系;采用Burgers方程给出了两列声波发生非线性相互作用后声波非线性累积速度与间断点处声波梯度的数学解析式,仿真分析了声波传播过程中非线性累积速度、跃变梯度与声波幅值比的关系曲线.结果表明,当声波在介质中以非线性效应传播时,非线性传播特性具有累积效应;初始相位差为0或π的两列声波发生非线性相互作用时,非线性累积速度、间断点处声波跃变梯度与声波幅值比存在逐渐减小或逐渐增大的趋势;当幅值比增大到某一个固定值时,随幅值比的继续增大,声波的非线性累积速度与跃变梯度均趋于恒定值.     

基于单片机的微小位移测量

本系统以W75E516B单片机为核心,用激光位移传感器来检测物体微小位移的变化,通过LCD显示、语音报数来得知物体微小位移及振动的变化.首先用激光位移传感器检测一个物体,将物体的微小位移变化转换成电信号的变化,再用单片机来处理和控制LCD的显示而读出变化的位置量.并且具有时钟显示和温度显示功能.此外还采取各种抗干扰措施、来提高系统工作的稳定性.     

黏弹性支撑桩桩底行波反射特征研究

研究了桩底截面处的行波反射特征,以探讨桩基低应变无损检测中定量判断桩底支撑条件的可能.首先采用黏弹性模型模拟桩底土的作用,基于一维行波理论,分别推导了桩底截面处上行波与下行波之间的位移、速度和应力频率响应函数,并由此分析了特殊桩底条件下的反射特征;利用MATLAB编程并结合频响函数,研究了桩底为一般支撑、下行波速度为半...     

非线性温度梯度下悬臂箱梁的剪力滞效应

为分析箱梁截面沿高度方向非线性温度梯度下的自应力,文章提出了双参数函数用于计算梁翼板纵向位移,该函数的2个参数可考虑温度自应力中剪力滞效应引起的上、下翼板剪切转角最大差幅值的差别;基于最小势能原理建立了计算箱梁温度自应力的偏微分方程组和边界条件,并求解了悬臂梁下微分方程的解。算例分析结果表明,双参数函数所得梁翼板的位移和应力分布计算结果与有限元计算结果吻合较好。     

无限长旋转圆柱体的广义热弹耦合问题

应用Lord和Shulman(L-S)广义热弹性理论,研究无限长旋转圆柱体的热弹耦合问题.建立L-S型广义的热弹耦合的控制方程,借助拉普拉斯积分变换及其数值反变换技术对问题进行求解,得到瞬态热冲击作用下无限长旋转圆柱体中的温度、应力、位移的分布规律.从其分布图上可以看出,介质中呈现出热的波动性和热弹耦合效应,由于旋转效应,位移、应力的幅值有明显提高,而旋转对温度几乎没有影响.