| 【中文题名】 | 强瞬态第一类边界条件下薄板热应力的非傅里叶分析 |
| 【英文题名】 | The Non-Fourier Analysis of Distribution of Thermal Stresses in the Thin Plate in the Condition of the Strongly Transient First Boundary Condition |
| 【学科专业】 | 结构工程 |
| 【论文级别】 | 硕士论文 |
| 【投稿时间】 | 2007-8-21 |
| 【中关键词】 | 热弹性力学,热应力,非傅里叶效应,双曲型热传导模型,, |
| 【英关键词】 | thermoelasticity mechanics,thermal stresses,non-Fourier effect,hyperbolic heat conduction model, |
| 【分类导航】 | 工业技术>能源与动力工程>热力工程、热机>热力工程理论>传热学> |
| 【论文摘要】 |
第二次世界大战以后，随着火灾科学、热能动力、核动力、机械制造、化工、高速飞机、宇宙航行、火箭技术等现代科技的迅猛发展，热弹性力学问题的研究在工程上占有了越来越重要的地位。
通常，人们采用经典的傅里叶热传导理论来解决工程的问题。然而，随着科学技术的进步，高强度的快速瞬态热传导问题和超低温问题的研究越来越多地出现在工程实际问题中。研究结果表明：在瞬态热传导过程中(特别是某些极端情况，如激光加热等)，热量传递具有和经典热传导理论所认为的扩散行为完全不同的物理机制。以经典的傅里叶定律为基础建立起来的热传导理论，已不能对这种情况下的热量传递规律作出合理的解释。进入上世纪70年代以后，人们对热波理论(非傅里叶效应理论)进行了研究，并对非傅里叶效应在工程实际中的应用进行了分析和讨论，丰富了传热学的内容。
本文是利用表征非傅里叶效应的双曲型热传导模型，研究在第一类边界条件下快速加热薄板的一维强瞬态热传导问题，得出其温度场的解析解。与用表征傅里叶效应的抛物型方程所得出的解析解进行比较分析，得出两者之间的差异，与各自的适用范围。并以热弹性力学理论为基础，讨论在本文确定的温度场内，四边简支薄板的热应力分布... |
| 【论文题纲】 |
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摘要 |
5-6 |
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Abstract |
6-10 |
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第1章 绪论 |
10-24 |
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1.1 热弹性力学发展概述 |
10-16 |
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1.1.1 热学的诞生与发展 |
10 |
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1.1.2 热弹性力学的诞生与发展 |
10-16 |
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1.2 热应力理论的诞生与发展 |
16-17 |
|
1.3 热波行为的研究概论 |
17-22 |
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1.3.1 热波行为的理论研究概况 |
18-22 |
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1.3.2 热波行为的实验证据 |
22 |
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1.4 本文的研究内容 |
22-24 |
|
第2章 热传导理论基础 |
24-33 |
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2.1 热传导的基本概念和定律 |
24-26 |
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2.1.1 温度场和温度梯度 |
24-25 |
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2.1.2 热传导的基本定律(Fourier定律) |
25 |
|
2.1.3 导热系数 |
25-26 |
|
2.2 热传导微分方程 |
26-29 |
|
2.3 热传导过程的单值性条件 |
29-31 |
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2.4 求解热传导问题的Laplace变换法 |
31 |
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2.5 本章小结 |
31-33 |
|
第3章 热弹性力学理论基础 |
33-47 |
|
3.1 热应力的基本概念 |
33-35 |
|
3.1.1 热应力的概述 |
33 |
|
3.1.2 线性热应力理论简介 |
33-35 |
|
3.2 热弹性力学的基本关系式 |
35-39 |
|
3.2.1 热应力的广义胡克定律 |
35-37 |
|
3.2.2 热弹性力学的平衡微分方程—位移方程 |
37-39 |
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3.2.3 热弹性体的边界条件 |
39 |
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3.3 热弹性力学的平面问题 |
39-43 |
|
3.3.1 平面问题的平衡微分方程—位移方程 |
39-42 |
|
3.3.2 按位移求解热弹性体的平面问题 |
42-43 |
|
3.4 热弹性力学中的薄板热应力分析问题 |
43-46 |
|
3.4.1 薄板温度应力的表达式 |
43-44 |
|
3.4.2 薄板温度应力的动态分析 |
44-46 |
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3.5 本章小结 |
46-47 |
|
第4章 薄板瞬态热传导问题的非Fourier分析 |
47-72 |
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4.1 热传导问题的非 Fourier效应 |
47-52 |
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4.1.1 通用 Fourier定律 |
49 |
|
4.1.2 热量传播速度为有限值的强瞬态热传导微分方程 |
49-50 |
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4.1.3 热量传播速度及松弛时间 |
50-51 |
|
4.1.4 快速瞬态热传导问题的定解条件 |
51-52 |
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4.2 第一类边界条件下快速加热薄板的强瞬态热传导问题 |
52-64 |
|
4.2.1 模型的建立 |
52-54 |
|
4.2.2 用 Laplace变换法对问题进行求解 |
54-64 |
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4.3 温度场计算结果分析 |
64-71 |
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4.3.1 对T(z，t)进行坐标变换 |
64-65 |
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4.3.2 对T(z'，t)作无量纲变换 |
65-66 |
|
4.3.3 将θ(Z'，Fo)退化成 Fourier解析表达式 |
66-68 |
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4.3.4 两解的计算与分析 |
68-70 |
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4.3.5 两类方程适用的范围 |
70-71 |
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4.4 本章小结 |
71-72 |
|
结论 |
72-73 |
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一、论文的结论 |
72 |
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二、展望 |
72-73 |
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参考文献 |
73-90 |
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攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果 |
90-91 |
|
致谢 |
91 |
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| 【DOI】 | LunWen.ID:2.2008.130702 |
