由于超短激光脈沖具有功率密度高、持續(xù)時間短、加工精度高等優(yōu)勢,近年來被廣泛應用于超精細加工、光學儲存和微電子器件制造等領域.本文基于L-S型廣義熱彈擴散理論,建立了考慮材料記憶依賴效應和空間非局部效應的記憶依賴型非局部廣義熱彈擴散耦合理論,它能夠準確預測幾何尺寸與內(nèi)部特征尺寸相近結構的熱彈擴散瞬態(tài)響應.推導了所建理論的控制方程,并基于拉普拉斯積分變換獲得了控制方程的解.作為算例,利用所建理論和求解方法研究了半無限大薄板受非高斯激光脈沖加熱和化學沖擊聯(lián)合作用下的熱彈擴散瞬態(tài)響應問題,得到了薄板的溫度、化學勢、位移、應力和濃度等隨非局部參數(shù)、熱時間遲滯因子和擴散時間遲滯因子等參數(shù)變化的分布規(guī)律.結果表明:傳熱對傳質影響顯著,傳質對傳熱影響甚微;非局部參數(shù)對位移、應力影響顯著,對溫度、化學勢和濃度幾乎沒有影響.該理論及求解方法的建立,旨在實現(xiàn)材料在機械、熱、化學勢等沖擊作用下傳熱傳質瞬態(tài)響應的準確預測. 

【文章來源】：力學學報. 2020,52(05)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：12 頁

【部分圖文】：

半無限大薄板邊界受到熱和化學沖擊

比較圖5(a)和圖4(b)可知,隨熱時間遲滯因子ω1的變化,化學勢圖像變化顯著,隨擴散時間遲滯因子ω2的變化,溫度圖像幾乎重合,此現(xiàn)象表明:傳熱對傳質過程影響顯著,而傳質對傳熱過程影響甚微由圖5(b)可知,擴散時間遲滯因子越小,擴散波傳播的距離越遠,其原因是:遲滯時間越短,意味著過去態(tài)越接近于現(xiàn)在狀態(tài),即時間越長,波傳播的距離就越遠.當ω2的取值為小量(0.001)時,記憶依賴非局部模型與L-S模型的化學勢曲線接近,此結論與理論預測一致,可驗證本文模型的準確性.圖5(c)、圖5(d)和圖5(e)表明:位移峰值隨擴散時間遲滯因子的增大而增大,在靠近邊界處,位移最大值隨擴散時間遲滯因子的增大而增大;應力峰值的絕對值和濃度隨擴散時間遲滯因子的增大而減小.圖5 隨擴散時間遲滯因子的變化.(a)無量綱溫度,(b)無量綱化學勢,(c)無量綱位移,(d)無量綱應力,(e)無量綱濃度的分布規(guī)律

隨擴散時間遲滯因子的變化.(a)無量綱溫度,(b)無量綱化學勢,(c)無量綱位移,(d)無量綱應力,(e)無量綱濃度的分布規(guī)律

【參考文獻】：
期刊論文
[1]短脈沖激光加熱分數(shù)階導熱及其熱應力研究[J]. 許光映,王晉寶,薛大文.  力學學報. 2020(02)
[2]脈沖激光與正激波相互作用過程和減阻機理的實驗研究[J]. 王殿愷,文明,王偉東,卿澤旭.  力學學報. 2018(06)
[3]考慮非局部效應和記憶依賴微分的廣義熱彈問題[J]. 張培,何天虎.  力學學報. 2018(03)



本文編號：3533175