弹性半空间热冲击问题的广义热弹性解

基于Laplace变换技术及其极限定理,推导了基于分数阶积分的不同广义热弹性理论模型下弹性半空间受热冲击作用的渐近解,该渐近解可以准确地揭示热量在弹性体内传播的波动特性,并可以捕捉到受热冲击作用在弹性波波前位置处产生的阶跃现象.通过对热冲击下弹性波的传播及热弹性响应的渐近求解及结果分析,比较了不同广义热弹性理论对于热冲击问题的预测能力,并揭示了热传输能力的不同对于热弹性行为的影响.

圆柱外表面受热冲击问题的广义热弹性分析

基于L-S广义热弹性理论,针对实心圆柱体在外表面受均匀热冲击作用下的一维广义热弹性问题进行研究分析.利用热冲击的瞬时特征,借助于Laplace正、反变换技术及柱函数的渐近性质,推导了热冲击作用周期内温度场、位移场和应力场的渐近表达式.通过计算,得到了热冲击条件下各物理场的分布规律以及延迟效应和耦合效应对热弹性响应的影响规律.结果表明:当考虑延迟效应和耦合效应时,热扰动将以两组速度不同的波的形式向前传播,延迟效应和耦合效应对各物理场的建立时间,阶跃间隔和阶跃峰值均产生影响,且延迟效应和耦合效应均在一定程度上削弱了热冲击的作用效果.

有限厚度圆柱壳热冲击问题的广义热弹性解

针对包含有界边界的轴对称结构受热冲击作用的广义热弹性问题进行了研究分析.基于Lord-Shulman广义热弹性理论(L-S理论),构建了热冲击下有限厚度圆柱壳热弹性响应的广义热弹性模型.借助Laplace(拉普拉斯)变换技术以及Bessel函数的渐进特性,推导了温变载荷作用下,圆柱壳内部位移、温度以及应力场的解析表达式.该表达式不仅可以清楚地揭示热冲击下热波、热弹性波在壳体内部的传播、反射以及叠加的作用过程,更可准确地捕捉到热波、热弹性波波前位置处的阶跃现象,并对热冲击诱发的动态热应力峰值进行有效预测.

膨胀波火炮后喷装置流场性能分析

根据膨胀波火炮的工作原理,采用"隔离体"方法分别对系统的后喷装置和发射装置进行单独建模。利用Fluent软件的自定义功能将内弹道程序嵌入到Fluent中进行耦合计算,准确地描述了计及后喷装置动态打开过程的内弹道过程。通过对不同类型的后喷装置流场的计算分析和性能对比,为膨胀波火炮后喷装置结构设计和性能优化提供了理论参考。

基于膨胀波新发射机理的身管振动响应分析

针对膨胀波新发射机理下发射身管在各种载荷作用下的身管振动响应进行研究分析。根据膨胀波新发射机理发射过程中身管的实际受载情况,联立内弹道方程组,建立了计及身管柔性效应的振动响应方程。采用Rayleigh-Ritz模态法对振动方程解耦离散,得到便于数值求解的二阶时变方程组。通过数值求解给出了膨胀波新发射机理发射过程中的振动响应规律及不同参数条件下内弹道性能与身管振动响应间的关系,为弹丸的射击精度优化及内弹道参量合理选取提供了理论参考。

变速多移动质量耦合作用下柔性梁系统振动响应分析

针对多移动质量耦合作用下柔性梁的振动响应进行研究分析。根据柔性梁振动理论,考虑移动质量间相互运动与柔性梁弹性振动之间的耦合作用,建立了多移动质量-柔性梁系统的振动方程。采用时变力学系统数值求解方法,对多移动质量以不同运动形式作用下柔性梁系统的振动响应进行求解分析。计算结果表明:移动质量间相互运动的形式不同,梁的振动效果不同;与单个移动质量叠加作用相比,多移动质量间耦合作用下的梁的振动效果呈现显著的不同。

分数阶理论下实心球体受热冲击作用的渐进分析

基于分数阶广义热弹性理论,针对实心球体在外表面受均匀热冲击作用下的一维广义热弹性问题进行研究分析.利用热冲击的瞬时特征,借助于Laplace正、反变换技术及柱函数的渐进性质,推导了热冲击作用周期内位移场、温度场和应力场的渐进表达式.通过计算,得到了不同传热能力下受热冲击作用时热波、热弹性的传播规律以及位移场、温度场及应力场的分布规律.结果表明:分数阶参数取值的不同,热波、热弹性波的传播以及各物理场的分布均有所不同,分数阶参数可视为延迟时间的影响因子,通过改变延迟效应对热弹性行为的影响来改变热冲击的作用效果.

急速热冲击作用下实心球体的热弹性响应分析

基于线性热弹性理论,将修正的非傅立叶导热方程与热弹性运动方程联立,构建了急速热冲击作用下计及运动加速效应和非傅立叶效应的热弹性动力学模型.采用Laplace变换和有限汉克尔变换,推导了各向同性球形结构热弹性响应的解析解,通过计算得到了温度场、应力场的分布规律以及非傅立叶效应对热弹性响应的影响.结果表明:非傅立叶效应将加剧材料变形加速诱发的动态冲击作用,形成较常规传热更大的应力峰值,且随着热松弛时间的增大,非傅立叶效应对应力场的影响更为显著.

膨胀波火炮两相流内弹道性能分析与数值模拟

根据膨胀波火炮(RAVEN)系统的发射机理及结构特点,采用两相流理论,建立发射过程中计及膛内气固两相相间作用及后喷装置动态打开过程的两相流内弹道模型,给出了相应的数值求解方法。通过对RAVEN内弹道过程的求解分析与实验比对,得到了发射过程中,膛内火药燃烧及燃气流动状态的变化规律,给出了后喷装置引入所产生的有别于传统闭膛火炮系统的膛内流动现象,验证了RAVEN内弹道两相流模型的正确性。通过数值求解计算可得到:1)RAVEN系统在不影响炮口动能的前提下后坐冲量减小53.04%,身管热量降低50.42%;2)后喷打开时机越早,减小系统后坐,降低身管热量的能力越强;3)喷管截面参数的变化对减小系统后坐、降低身管热量能力的影响很小。

热冲击下平面薄板非傅里叶效应的解析分析

基于热质理论,研究了平面薄板在温度突变加热边界条件下的温度响应.在假设温度只沿薄板厚度方向变化的情况下,根据牛顿力学分析方法建立了表征薄板热量传递过程的热传导方程,并联合能量守恒方程得到薄板的热传导偏微分控制方程.借助Laplace正、逆变换技术,推导了薄板边界受均匀热冲击作用下温度响应的解析表达式.通过对温度场的解析求解,揭示了其内部热量的传播机制.结果表明:在热冲击作用下两边界产生的热扰动会激发2列热波以有限速度向薄板的中心传递,形成阶跃性的温度分布,且热波波速受特征时间和特征长度的影响呈动态分布;热波在传递过程中会发生反射、叠加等典型的波动特征,从而导致了板内部过热和过冷等非常规现象.

弹性体受热冲击作用的热力耦合特性分析

考虑快速加热过程中的延迟效应和耦合效应,基于广义热弹性理论,建立了热冲击下描述弹性体热力耦合特性的热弹性动力学模型.借助于Laplace变换,推导了热作用初期一维热弹性响应的瞬时解.通过对弹性体内各物理场的求解分析,给出了热弹性波在弹性体内部的传递规律,以及延迟效应和耦合效应对热弹性响应的影响.结果表明:在快速加热条件下,延迟效应的存在削弱了热冲击的作用效果,而耦合效应则在影响热弹性波在弹性体内传播的同时也在一定程度上减弱了延迟效应对热冲击的削弱效果.

膨胀波火炮发射性能计算分析

针对膨胀波火炮的发射性能及不同因素对发射性能的影响规律进行了研究分析。基于膨胀波火炮的发射机理,建立了膨胀波火炮两相流内弹道模型,给出了相应的数值求解方法。通过与同口径闭膛火炮内弹道过程的对比计算,分析了膨胀波火炮的发射性能,得到了装填条件、打开时机和后喷结构参数等因素对发射性能的影响规律。

计及柔性效应的火炮身管动力学模型分析

针对火炮发射过程中身管受载的复杂性,以内弹道方程为基础,考虑发射过程中身管受载的实际规律,计及身管的柔性效应,建立描述身管振动响应规律的动力学方程组。采用模态叠加法,以身管的固有振型为模态函数,对动力学方程进行离散,联立内弹道方程进行数值求解,给出了发射过程中身管的频率响应和振动特性分析,为火炮总体性能整合和射击精度分析提供了理论参考。

基于DPL模型对超短脉冲激光辐照金属薄板传热行为的渐进分析

基于双相滞后热传导模型(DPL模型),对超短脉冲激光辐照金属薄板的瞬态热传导行为进行了渐进分析.首先在一维条件下基于双相滞后热传导模型联合能量守恒方程得出金属薄板的热传导偏微分控制方程,然后利用Laplace正、逆变换的技术和近似求解的方法,推导了金属薄板在超短脉冲激光热冲击下的温度变化的近似解析表达式.将结果与文献中数值方法结果进行了比较,验证了解析方法的准确性.研究了热通量相位滞后值和温度梯度的相位滞后值以及金属薄板板厚对热传递行为的影响.结果表明:随着热通量的相位滞后值的增加,超短脉冲激光加热引起的热波的波峰值越高,温度变化率越大;相反,随着温度梯度的相位滞后值的增加,该热波的波峰值越低,温度变化率减小;此外,金属薄板板厚对相对温度变化的波形影响较小.

多孔火药温度场计算及热应力分析

通过数值求解对多孔火药燃烧过程中的传热规律及热力学特性进行了研究。利用有限差分法,通过对边界条件不规则的多孔火药模型进行非结构划分,利用离散边界条件的方法计算了目前广泛使用的七孔火药颗粒的燃烧特性,得到了温度场分布的规律。利用颗粒内部温度的分布,根据火药颗粒热应力主要以正应力为主的特性,给出了颗粒内部周向和径向应力矢量和的分布结果,为多孔火药的燃烧规律和破碎机理提供了理论基础。

新型低后坐膨胀波火炮的原理分析及模型研究

系统地介绍了各种低后坐武器的工作原理和存在的相应缺陷,并在此基础上全面介绍了一种新型低后坐武器——膨胀波火炮的工作原理、性能,以及目前尚待解决的技术问题。同时根据膨胀波火炮的工作方式,考虑发射过程中混合流体的相间作用,采用两相流理论中的分流法建立描述膛内射击过程的内弹道两相流气动力模型,分析了其减小后坐和降低身管温度的机理,并给出了相应的数值解法。

点传火过程中火药颗粒热应力的计算分析

基于点传火过程中火药颗粒的导热机理,分别采用傅里叶热传导和非傅里叶热传导定律建立了描述火药颗粒点传火过程的导热模型。用热应力计算公式得到火药颗粒内部应力场的分布。通过数值求解,系统分析了在不同导热模型条件下火药颗粒的力学特性及其破碎的作用方式,采用火药颗粒破坏函数的概念,研究了点传火过程中火药颗粒在热应力及燃气压力波作用下的微观破坏行为,揭示了膛炸现象发生的原因。

“创客”思维--建环专业实践教学环节探讨

以本校新一轮教学培养方案制定为契机,结合建筑环境与能源应用专业(简称建环专业)的发展现状,对当前工科类院校实践教学环节中存在的问题进行了探讨。依据建环专业具体的实践教学内容,从实践教学的模式、方法以及创新、创业能力的培养等方面出发,借鉴当前在图书馆领域广泛倡导的"创客"思维理念,提出了改善现有问题的思路和建议。

实心球体外表面受热冲击作用的广义热弹性分析

基于L-S广义热弹性理论,对实心球体在外表面受均匀热冲击作用下的一维热弹性问题进行研究分析.利用热冲击的瞬时特性,借助Laplace正、反变换技术及贝塞尔函数的极限性质,对控制方程进行解析求解,得到了热冲击作用周期内温度场、位移场及正应力场的渐近解.通过计算得到了热冲击条件下各物理的分布规律以及非傅立叶效应和耦合效应对热弹性响应的影响规律.结果表明,在非傅立叶效应和耦合效应共同影响下,各物理场由波速不同的两组弹性波相互叠加而成,非傅立叶效应的存在削弱了热冲击的作用效果,而耦合效应则在影响热扰动在弹性体内传播的同时也在一定程度上减弱了延迟效应对热冲击的削弱效果.

膨胀波在火炮膛内传播规律的捕捉计算分析

为了准确获得膨胀波在火炮膛内的传播规律,根据膨胀波火炮的发射特点,分析了膨胀波火炮发射过程中膛内复杂波系的组成及传播特性.利用膨胀波在燃气介质中的传播特性,结合膨胀波火炮两相流内弹道方程,给出了膨胀波在火炮膛内传播速度的求解方法.通过对膛内压降传递规律的捕捉计算和试验比对,较准确地获得了膨胀波在膛内的传播规律,为火炮系统膛内波动效应的研究提供了一种可行的求解方法.