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《兰州大学》 2010年
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导电材料结构电磁热弹性多场行为的理论研究

白会娟  
【摘要】: 弹性体电-磁-热-弹性多场理论的发展,对处于强电磁场和高温作用下的结构元件的强度和动态分析具有非常重要的意义。实际工况中,材料不可避免的处于电磁场和温度场的工作环境中,与之相关的力、磁、热、电分析成为结构优化和强度设计的需要。本文建立了一套较为完善的非线性电-磁-热-弹性相互作用的理论,研究了导电薄板在多脉冲磁场和内部固有电场作用下的电流密度分布及热效应,非均匀电磁场对热传导的影响规律,以及电磁场和温度场共同作用下导电薄板的非线性动力响应。 首先,电磁热弹性理论中包含了复杂的电磁场环境下电场和磁场间的感应关系,进而影响了导体内电磁力的大小和分布,同时针对电磁热效应引入了变温体力密度的概念。在给定的通电悬臂导电薄板多脉冲磁场作用下的物理模型的数值计算中,分析了感应电流密度、温度场、面内电磁体力和变温体力随时间的变化及板内分布形态,薄板在面内电磁体力和变温体力作用下的动态响应与板内固有电场值E0、多脉冲磁场最大磁场值B0、单位时间脉冲次数n以及脉冲参数τ有关。 其次,从微观Boltzmann方程推导出的电磁热传导方程填补并丰富了电磁场对热传导影响规律这一部分的理论,首次提出了非均匀电磁场对热传导过程影响的主要因素是电场梯度或磁场梯度,磁场对热传导的作用依赖于电场的存在,并从微观物理机理上对本文和已有的实验结果给予了解释。通过数值模拟给出了电磁场梯度沿热传导方向值为正或负,以及电磁场梯度值的大小对热传导升温速度和最终稳定温度的影响规律,数值结果定性上与实验结果总结的规律保持一致。 最后,针对非均匀电磁场和热载荷作用下的导电薄板,考虑了温度与形变的耦合作用,薄板挠度在面内电磁体力和变温体力作用下出现了拍振现象。拍振的周期和最大振幅在电磁场的作用下得到了大幅的提高,这对于板的稳定性研究具有重要的意义。 综上所述,通过本文的工作,完善了现有电-磁-热-弹性相互作用理论,为正确预测各类复杂电磁场环境下导电结构的力、磁、热、电特性提供了理论依据,同时也揭示了材料复杂电磁场环境下的物理本质。
【学位授予单位】:兰州大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:O482.5

【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 陈蜀梅;大挠度矩形薄板的热磁弹性混沌分析[D];燕山大学;2012年
2 张金志;轴向运动矩形薄板的磁弹性非线性振动[D];燕山大学;2013年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 梁轶瑞;铁磁类材料若干多场耦合行为的实验研究[D];兰州大学;2010年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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2 惠雪梅;宋义斌;王晓洁;尤丽虹;;碳纤维增强环氧改性氰酸酯树脂复合材料性能研究[J];工程塑料应用;2007年11期
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中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 裴永茂;;力磁热多场耦合测试技术[A];中国科协第235次青年科学家论坛——极端复杂测试环境下实验力学的挑战与应对[C];2011年
2 王传礼;丁凡;许贤良;彭天好;;伺服阀用超磁致伸缩转换器驱动磁场的有限元分析[A];2004“安徽制造业发展”博士科技论坛论文集[C];2004年
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10 唐志平;胥建龙;;离散元与壳体有限元结合的多尺度方法及其应用[A];计算爆炸力学进展[C];2006年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 张琛;光纤陀螺光路偏振特性及温度性能研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 刘少刚;基于单一平面电容传感器的木材含水率检测系统研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
3 朱蓓蓓;溴化锂水溶液微观特性的分子动力学研究[D];大连海事大学;2010年
4 易煦农;人工电磁材料的光学特性及应用研究[D];华中科技大学;2010年
5 潘健怡;铝合金型材挤压的数值模拟及模具结构优化研究[D];华南理工大学;2010年
6 王春林;旋流自吸泵设计及内部流动研究[D];江苏大学;2010年
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8 刘海锋;网格结构精细化有限元分析方法研究[D];浙江大学;2010年
9 郑罡;频域有限差分方法的改进研究[D];电子科技大学;2010年
10 胡永忠;微波阵列天线成像处理中干扰抑制及快速成像方法的研究[D];电子科技大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张学武;基于磁控技术的TIG焊残余应力的研究[D];南昌航空大学;2010年
2 刘帅;大型渠道混凝土振动密实成型数值模拟研究[D];山东科技大学;2010年
3 李鹏;磁悬浮风力发电机转子系统的研究[D];山东科技大学;2010年
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6 周宇龙;基于遗传算法的堤防材料动力特性反演分析[D];郑州大学;2010年
7 王会杰;基于变形控制的复合地基变刚度概念设计研究[D];郑州大学;2010年
8 俞顺;基于模型修正及体系可靠度的桥梁结构性能评价[D];郑州大学;2010年
9 杨国朝;基于CFD的C5000变矩器内部流场分析[D];郑州大学;2010年
10 王斌;浅层地表缺陷动力探测技术研究[D];郑州大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 殷振坤;陈树辉;;轴向运动薄板非线性振动及其稳定性研究[J];动力学与控制学报;2007年04期
2 李中华;李映辉;;轴向运动黏弹性夹层板的多模态耦合横向振动[J];复合材料学报;2012年03期
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中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 唐有绮;轴向运动梁和面内平动板横向振动的建模与分析[D];上海大学;2011年
2 朱为国;矩形薄板非线性热、磁弹性振动与混沌研究[D];燕山大学;2011年
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中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 赵海涛;载流圆柱薄壳的热磁弹性应力与变形分析[D];燕山大学;2007年
2 王浩;热磁弹性耦合作用下扁锥薄壳非线性动态和准静态响应分析[D];暨南大学;2012年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国重要报纸全文数据库 前3条
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中国博士学位论文全文数据库 前9条
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3 罗志伟;横观各向同性热弹性材料的三维格林函数[D];湖南大学;2011年
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5 李秋华;各向同性热弹性材料的三维格林函数[D];湖南大学;2014年
6 牛彦波;无限长圆柱体广义磁热弹扩散问题的动态响应[D];兰州理工大学;2014年
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8 聂素芳;一类非线性热弹性梁方程解的整体存在,唯一和指数衰减性[D];太原理工大学;2005年
9 胡坤;周期热弹性全平面问题的复势及应用[D];南昌大学;2007年
10 张明星;双周期热弹性平面焊接问题[D];南昌大学;2008年
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