不同模量理论广义弹性定律的深入研究

传统不同模量理论中基于主应力方向建立的本构方程,仅能表述主应力方向的应力应变关系,并未体现出其他方向的应力应变特性,不能有效表征拉压不同模量问题的力学本质.基于此,在主应力方向的本构方程基础上,利用应力及应变的转轴公式,推导了基于不同直角坐标系下的拉压不同模量本构方程的具体形式,也即广义弹性定律.经理论验证,此广义弹性定律揭示了拉压不同模量问题既是非线性问题也体现出各向异性的力学性质;并且在拉压模量相等时可以回退到经典弹性理论本构方程,而基于主应力方向建立的本构方程是广义弹性定律中的特例.针对不同模量理论中不甚明晰的剪切模量和泊松比-弹性模量比值的假设,应用所得到的广义弹性定律对纯剪应力状态进行了力学分析,分析表明:在基于最大或最小剪应力方向的直角坐标系下,剪应力与剪应变成线性关系,剪切模量保持不变;并结合微元体纯剪变形的几何关系,证明了假设即拉泊松比与拉模量之比等于压泊松比与压模量之比在纯剪受力状态下是自然满足的.

3种主动式室温磁蓄冷器的数值模拟分析

为了探究不同工质形貌对磁制冷系统的影响,优化磁蓄冷器结构设计,利用数值模拟对比研究3种不同结构的磁蓄冷器(圆孔型、矩形孔型和平板型)的制冷功率和制冷系数(COP)。3种模型中,孔隙率为0.3的平板型磁蓄冷器综合制冷效果突出。对平板型磁蓄冷器进一步研究表明,频率为0.5 Hz时,板厚为0.3 mm的蓄冷器制冷效果最好,在利用率为3.0时,其零温跨制冷功率为200 W,COP为3.3左右;在较高频率下(>0.5 Hz),工质板越薄,蓄冷器制冷效果越好;而在低频下(<0.5 Hz),工质板的厚度对蓄冷器制冷效果影响很小;制冷功率随温跨的增大而减小,温跨为4和16 K时分别对应21和5 W的制冷功率(热端温度为304 K时);温跨随热端温度的增大而增大。