正交异性材料平面应力问题在无量纲应力屈服准则下的特征场

将正交异性材料看成理想塑性材料,在无量纲应力屈服准则及与之相关的流动法则下,利用特征场的一般方法,建立了平面应力问题的特征场,一阶拟线性方程组可能为双曲型,抛物型,椭圆形,在双曲型区域两族特征线互不正交,应力场的特征与速率线互相重合,当材料退化为各向同性材料时,推导的结果能退化为希尔解或素柯洛夫斯基解。     

真空珠光砂隔热性能的理论和实验研究

实验测定了不同粒径珠光砂在不同真空度下的表观导热系数。采用真空粉末材料的导热－辐射复合传热模型，给出数值求解结果。提出了利用此模型将实验条件下的数据外推到其他条件下的方法。     

风力机叶片的红外热成像无损检测的数值研究

针对大型风力机叶片的典型材料中可能存在的典型缺陷,以脉冲红外热成像法检测风力机叶片的内部气孔为例,建立了轴对称非稳态导热模型,应用ANSYS软件,进行计算机模拟计算,得到模型在脉冲加热-冷却阶段任一时刻的温度场和热流场以及有缺陷区及无缺陷区对应表面温度及温差的变化趋势,从理论计算的角度揭示了红外热成像检测材料内部缺陷的机理,同时验证了应用红外热成像技术无损检测材料内部缺陷的可能性．     

网壳结构火灾反应非线性有限元分析

采用欧洲钢结构协会推荐的钢材高温材料模型确定了钢材的弹性模量和极限强度。通过对导热微分方程进行数值求解,确定了结构钢构件内部的温度场。在此基础上,采用非线性有限元方法分析了空间网壳结构的火灾反应。结果表明,在火灾作用下,网壳结构的承载力迅速降低并最终导致结构的倒塌。     

多孔材料有效导热系数的试验研究

本文根据多孔材料的传热特点,修正了气孔内辐射的传热计算,发展了辐射当量导热系数的新概念,建立了多孔材料有效导热系数的数学模型,推导出计算多孔材料有效导热系数的计算式。试验结果和有关文献的试验结果均证明:该模型更加符合多孔材料的实际情况,计算精度更高。     

阻温系数:从能量传递到结构尺寸

材料内部的能量传递能力可以由其导热系数的大小来确定。导热系数是受材料的结构强烈影响的一个物理量。以往的大量研究,多侧重于建立导热系数和各种结构之间的关系,以及确定结构对导热系数的影响机理。在此文中,系统地阐述和回顾了通过材料的能量传递能力来确定其结构尺寸的最新研究进展。定义了一个新的物理量——阻温系数,探讨其随温度的变化规律、在电子和声子能量传递中的表达以及在各向异性材料中的物理描述。     

一种基于热线法的横观各向同性材料导热系数的测量方法

材料的导热系数是其重要的热物理特性参数之一,高效地测量各种材料的导热系数具有较重要的实际工程意义.在工程上,有较多材料具有横观各向同性的性质.对于横观各向同性材料导热系数的测量较常用的方法为稳态热平板法.该方法通过在不同方向上对试样施加热流,在材料内部产生稳态的温度分布,通过热流与温度梯度的关系反算导热系数.稳态热平板法基于稳态传热理论,原理简单,但耗时较长,对于待测试样较多的情形,具有一定局限性.热线法基于瞬态传热理论,是一种简单快捷的材料导热系数测量方法.本文基于横观各向同性介质中的热传导理论,对热线法进行了功能拓展,建立了一种利用热线法测量横观各向同性材料导热系数的新方法.将此方法应用于自制的人工横观各向同性材料,并将测量结果与相应的稳态平板法所得结果进行了比较.比较试验结果表明:只要测量过程中实际的探针-试样系统与其对应的理想模型之间具有较高的接近度,即能保证本文方法所得结果的可靠性及可重复性.     

固体绝缘材料导热系数的热流法实验探究

固体绝缘材料的导热系数影响电力设备内部整体的导热能力以及温升分布情况,制约其寿命和容量,所以在电力设备的设计开发阶段,针对准确测量电力设备所用绝缘材料的导热系数问题,在综述绝缘材料导热系数测量方法的基础上,采用热流法测量原理,对几种环氧树脂绝缘材料的导热系数进行测量,得到3种材料的导热系数,并对测量结果进行了数据处理.据此,针对电机电器内部绝缘材料难取样的特点,提出了结构不规则绝缘材料导热系数的间接测量方法.本研究对绝缘材料导热性能的探索以及电机电器设计具有理论价值和实际工程意义.     

真空珠光砂和真空岩棉绝热性能研究

实验测定了珠光砂（６０目～８０目）和岩棉两种材料在不同压力、不同温度和不同厚度下的表观导热系数．采用双热流模型给出数值求解结果,并采用渐近拟合的方法求得了预测表观导热系数的半经验公式．     

一维稳态导热过程的传递规律及计算

利用一维稳态(火用)传递方程,对平壁在第一类边界条件下的一维稳态导热过程的(火用)传递做了数值计算,并就导热系数为定值与变值的两种计算结果进行了比较。结果表明,由于传递过程的不可逆性,过程中(火用)流密度是下降的,(火用)传递系数不仅与材料的几何尺寸有关,还与其热物性和内部温度分布有关。因温度对导热系数和(火用)流密度均有影响,只有在导热系数较大的情况下,(火用)传递计算中取导热系数为定值才能保证误差比较小,该结论与实际情况符合得较好。     

周期震荡温度场非傅立叶分析

从双曲线型热传导微分方程出发,研究了当边界条件为高频周期加热的第一类边界条件时,其温度场的分布情况,并与从抛物8线型导热微分方程出发的热扩散情况下的温度场进行了对比。结果表明,在瞬态导热过程中,温度场是一种与扩散机制完全不同的热波,本文还对热波及其产生的条件进行了深入的分析,指出松驰时间的大小和外界热扰动的数量级大小以及材料的热尺度等是决定是否应该考虑非傅立叶效应的主要因素。     

工程中温度随机变化的首次穿越模型

为分析工程中各种导热系统的随机温度变化过程，应用随机振动的首次穿越理论对其进行了研究.计算了随机过程的期望穿阈率，并根据其结果推导出了首次超温的泊松过程模型.对该泊松模型进行了修正，得到了更加符合工程实际情况的窄带过程模型.利用窄带随机过程模型对某一导热系统在一定温度阈值下的首次超温平均时间进行了计算和分析，得到了不同温度阈值、衰减率和固有频率对系统超温时间的影响.对修正前后的两种模型的计算结果进行了比较.结果表明,首次穿越模型能用于预测工程中导热系统材料首次超温的可靠性时间.     

含缺陷半无限条形体中热波多重散射与温度分布

基于双曲型热传导方程,采用复变函数方法,对含圆柱缺陷半无限条形体中的热波散射进行了研究.给出了热波散射问题的一般解.温度波由调制光束在材料表面激发,缺陷表面的边界条件为绝热,板条上下表面的边界条件是等于环境温度.分析计算了几何参量和物理参量对测试表面温度分布的影响,特别是热波波长对温度变化的影响,并给出了非透明体表面温度变化数值结果.研究成果为红外热波成像、物理反问题、内部缺陷评估等问题中的分析研究提供了理论基础和参考数据.     

冲击加热半无限物体温度波效应

利用拉普拉斯变换和差分方法分别对双曲线型导热方程进行了理论求解和数值分析计算,并对热量传播速度为有限值的温度场做了物理方面的分析和讨论.结果表明,在快速瞬态导热情况下,热量传播速度对温度场的建立将产生本质的影响.     

小样品低温动态传热的行波解

研究了小样品在过冷液氮中快速运动时瞬时动态传热特性．根据双曲型热传输理论推导了该系统中温度场的行波解，结果表明小样品的传热明显遵循波的特性；同时导出了无量纲的冷却速率随热马赫数的增加而增加．说明提高小样品的运动速率有利于提高冷却速率．比较了理论和实验温降曲线，两种曲线的一致性．说明按双曲线模型理论计算小样品的低温动态传热是可行的．     

Constructs of highly effective heat transport paths by bionic optimization

With the rapid progress of microelectronic and microprocessing technology, how to remove the heat from the packages becomes one of the main bottlenecks that hinder the further miniaturi-zation of the devices such as micro electronic components, biochips and micro-machines[1—3]. The routine method of convection cooling generally includes both heat conduction and convection. Only enhancing the convection is not enough to meet the requirements of increasing density of integration. One way to cha…     

模拟准脆性材料热开裂的热力耦合格构离散单元法

针对准脆性材料的热传导与热开裂问题,基于格构离散单元法（LDEM）提出新的热力耦合数值模型. 通过格构离散体系与连续体传热过程的等效换算,结合格构单元的线膨胀公式,在LDEM中实现温度传导与裂纹扩展的数值模拟. 以平板的热传导与热弹性应力问题、由温度梯度与热失配引起的开裂问题为例,验证所提模型. 将所提模型应用于细观混凝土温度?应力试验的数值模拟中. 结果表明,LDEM热力耦合模型能够有效模拟准脆性材料的热传导过程、在温度影响下的裂纹萌生与扩展,是研究准脆性材料热开裂过程与机理的有力工具.     

热松弛时间对双曲型热传导方程的影响

双曲型热传导方程不遵循传统的傅立叶热传导定律,其传导特性受热松弛时间的影响。确定出双曲型热传导方程的无量纲方程形式,应用有限单元法求解一维瞬态非傅立叶无量纲热传导方程。通过比较,分析不同热松弛时间对非傅立叶热传导过程波动过程和热延迟的影响。     

梯度材料三维稳态温度场的改进分层计算方法

针对每层热传导系数为常数的分层计算模型，采用功能梯度材料（FGM）每层热传导系数为指数变化规律，对原计算模型进行改造，消除了每层热传导系数跳跃性，得到稳态温度场的温度分布计算公式。计算结果表明，精度相同时，热传导系数为指数变化规律分层计算模型收敛速度是热传导系数为常数的分层计算模型的3倍多，精度越高，收敛速度越快。     

Non-Fourier heat conduction in a thin gold film heated by an ultra-fast-laser

Based on the dual-phase-lagging(DPL)heat conduction model,the Cattaneo-Vernotte(CV)model and the improved CV model we investigate the one-dimensional heat conduction in gold films with nano-scale thickness exposed to an ultra-fast laser heating.The influence of system parameters on the temperature field is explored.We find that for all the non-Fourier heat conduction models considered in this work,a larger Knudsen number normally leads to a higher temperature.For the DPL model,the large ratio of the phase lag of temperature gradient to the phase lag of heat flux reduces the maximum temperature and shortens the time for the system to reach its steady state.The CV model and the improved CV model lead to the similar thermal wave behavior of the temperature field,but the thermal wave speeds for these two models are different,especially for large Knudsen numbers.When the phase lag of temperature gradient is smaller,the difference between the DPL model and the improved CV model is not significant,but for the large phase lag of temperature gradient the difference becomes quite significant,especially for the large Knudsen number.In addition,the effect of the surface accommodation coefficient,which is a parameter in the slip boundary condition,on the temperature field of the gold film heated by ultra-fast laser pulses is investigated based on the DPL model.