无限长圆柱体中广义电磁热弹耦合问题研究

基于L-S广义热弹性理论,研究了处于磁场中无限长理想圆柱导体在边界受热冲击作用时的电磁热弹耦合问题.建立了广义电磁热弹耦合的有限元方程,为避免积分变换方法求解带来的精度丢失,采用将有限元方程直接在时间域求解的方法,得到了圆柱体中的温度、位移、应力、感应磁场和感应电场的分布规律,反映了热的波动性及电磁热弹的耦合效应.结果表明,将有限元方程直接在时间域求解,可以获得各物理量的准确分布,得到温度在热波波前处的阶跃,准确地反应热波的波动效应.

激光脉冲加热的二维广义热弹性问题研究

基于L-S广义热弹性理论,研究了半无限大板局部受到激光脉冲加热时的广义热弹性问题。为避免常规积分变换方法求解带来的精度丢失,采用有限元法直接在时间域进行求解,得到了激光脉冲加热时板中的温度、位移及应力的变化规律。结果表明,直接求解方法可以准确描述热在介质中以有限的速度传播,同时发现,激光脉冲加热过后,结构的最高温度随着时间的推移逐渐降低,且最高温度的位置总在热波波前附近,此处的应力也明显高于其他区域。

机械和热载荷共同作用下梁的非线性弯曲和稳定性

基于Euler-Bernoulli梁的精确的几何非线性理论,建立弹性直梁在横向分布机械载荷和均匀升温共同作用下的几何非线性静平衡控制方程.应用打靶法分别数值求解两端不可移简支和两端固定支承梁在上述复合载荷作用下的非线性弯曲和弹性稳定性问题,给出梁的变形与机械载荷和热载荷之间的特性关系曲线,讨论载荷参数对变形和内力的影响.数值结果表明:当无机械载荷作用时,所得的曲线为热过屈曲平衡路径;当同时作用机械载荷和热载荷时,所得的曲线为非线性弯曲曲线,且随着温度载荷的增大,热膨胀所引起的变形逐渐占据主要地位,而机械载荷对变形的影响逐渐减弱.在热过屈曲前,轴力大小单调线性增加,而在热过屈曲后,轴力的大小随升温有微小减小.

瞬态热冲击下层合材料板界面的热弹性行为

基于带有两个热松弛时间的G-L广义热弹性理论,利用有限元方法研究了零阻抗理想界面层合板在瞬态热冲击诱导的位移、应力和温度等通过界面时的热弹性行为.通过比较不同层中材料的比热容、热导系数、热松弛时间和密度等对界面处的位移、应力和温度的影响,研究了不同材料参数对复合材料热力学行为影响,发现不同材料参数将导致热穿过界面时界面处温度、位移和应力发生突变,研究结果可以为由热引起的层合板挠曲变形提供理论依据.

氧气在PVDF片材中扩散的分子动力学模拟

目的研究气体在PVDF片材中的扩散。方法采用分子动力学模拟方法研究了氧气在其片材中的扩散行为,得到氧气在PVDF片材中的扩散系数,并讨论了时间、聚合度、温度及残余压力对扩散系数的影响。结果模拟时间太短对模拟结果不利,应以大于1000 fs为宜。当聚合度由400增加到800时,扩散系数由4.77×10-6cm2/s下降到1.78×10-6cm2/s;当温度从298 K提高到303 K时,扩散系数由1.06×10-6cm2/s增加到1.42×10-6cm2/s;当残余压力由60 kPa增大到100 kPa时,扩散系数由7.07×10-6cm2/s下降到3.06×10-6cm2/s。结论氧气在PVDF片层中的扩散系数随聚合度和残余压力的增大而变小,随温度的提高而变大。

阻隔性薄膜透湿性能的电解法和红外法测试分析

采用电解法和红外法研究了不同温度、湿度下阻隔性塑料薄膜的水蒸气透过率,分析了温度、薄膜类型对透湿性能的影响。结果表明,12μm聚对苯二甲酸乙二酯(PET)薄膜的透湿性能最大,其次是25μm的PET薄膜,25μm聚偏二氯乙烯(PVDC)薄膜和12μm PET/铝箔(PET/Al)复合薄膜的水蒸气透过率相近且最小;这4种薄膜的水蒸气透过率均随温度的升高而增大,温度对12μm PET/Al、25μm PVDC薄膜的水蒸气透过率影响较小,水蒸气透过率的对数形式与热力学温度的倒数呈线性关系;红外法的测试结果基本都大于电解法,对于25μm PVDC薄膜和12μm PET/Al薄膜,2种测试结果的差异较大,而对于12μm PET薄膜和25μm PET薄膜,2种测试结果的差异较小。

阻隔性薄膜透气性能的压差法和等压法测试分析

利用压差法、等圧法研究了4种阻隔性塑料薄膜的氧气和二氧化碳气体透过量,分析了温度、薄膜类型和厚度、相对湿度对透气性能的影响关系,对比了2种测试方法的薄膜透氧量。结果表明,12μmPET、12μmPET/Al、25μmPET和25μmPVDC薄膜的氧气、二氧化碳气体的透过量都受温度影响显著,都随着温度的升高而增大,其对数形式与热力学温度的倒数都呈线性关系;这4种阻隔性薄膜对氧气、二氧化碳气体的透过性能都存在明显差异,12μmPET薄膜的透过量最大,25μmPET薄膜和25μmPVDC薄膜次之,12μmPET/Al薄膜最小,而且它们对二氧化碳和氧气的透过量之比值都超过了4倍,都具有优良的阻隔性能和选择透过性。

纸瓦楞-蜂窝复合夹层结构的静态缓冲性能研究

针对纸瓦楞-蜂窝复合夹层结构的缓冲吸能特性,实验分析了正弦瓦楞夹层结构、六边蜂窝夹层结构以及复合夹层结构的静态压缩特性和变形模式,计算了总吸能、比吸能、单位体积和单位面积吸能,研究了压缩速率、瓦楞夹层楞型、蜂窝夹层厚度对复合夹层结构缓冲性能的影响规律。结果发现,纸瓦楞-蜂窝复合夹层结构是逐层压溃,瓦楞夹层先压溃,其次是蜂窝夹层;压缩速率的变化对这种复合夹层结构的缓冲性能影响不明显;在相同压缩速率条件下,改变瓦楞夹层楞型和蜂窝夹层厚度对这种复合夹层结构的能量吸收影响较大,由惯性矩较大的瓦楞夹层与厚度较高的蜂窝夹层组成的纸瓦楞-蜂窝复合夹层结构的缓冲性能良好。