杆的广义磁热粘弹的动态响应

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基于Fourier热传导定律之上的经典的热弹性理论在常规条件下是足够精确的,但是这种理论认为热平衡是在瞬间建立起来的,隐含着热信号以无限大的速度传播,在涉及到温度急剧变化或某些低温场合时,这种理论就不再适用了。为消除这种与实际情况的矛盾,学者们发展了广义的热弹性理论。其中广为接受的是Lord和Shulman理论(L—S)和Green和Lindsay理论(G—L)。L—S理论是通过引入了一个热松弛时间,G—L理论是通过引入两个热松弛时间,建立了广义的热弹性理论,其目的都是为了消除无限的热传播速度。 本文基于广义弹性理论,分别研究了半无限杆和有限长杆的磁—热—粘弹耦合的动态响应问题。文中首先分析了半无限长杆受移动热源作用的广义的热弹耦合问题;其次研究了磁场中两端固定杆受移动热源作用的磁热弹耦合问题;最后研究了考虑材料特性随温度变化的两端固定杆的热弹和磁热粘弹耦合问题。 在研究半无限粘弹杆和两端固定有限长粘弹杆的广义磁热粘弹问题时,应用Lord—Shulman(L—S)和Green—Lindsay(G—L)广义热弹性理论,研究了在磁场中受移动热源作用的半无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。文中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。 在研究考虑材料特性随温度变化的有限长杆受移动热源作用的动态响应问题时,考虑弹性模量是初始参考温度的线性函数,应用Lord和Shulman(L—S)广义热弹性理论,研究了两端固定杆受移动热源作用时的热弹动态响应,以及应用Lord—Shulman(L—S)和Green—Lindsay(G—L)广义热弹性理论研究了两端固定杆受移动热源作用时的磁热粘弹动态响应。计算得到了杆内温度及位移的分布规律,分析了移动热源速度、弹性模量、磁场以及热松弛时间对温度、位移和应力的影响。从分布图上可以观察到,温度及位移随移动热源速度的增大而减小,磁场以及随温度变化的弹性模量对位移和应力有显著的影响,而对温度几乎没有影响:无量纲温度、位移的峰值随热松弛时间的增加而增大。
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