已知岩石样品的密度为ρ=2g/cm3,比热容为C=0.75,热传导系数为K=4.4,假设岩石对光吸收率为η=0.6,初始温度T0=300K.利用matlab根据拉普拉斯求沿x轴速度v移动的基模高斯激光辐照岩石温度场,再根据热位移平衡方程求得应力场,请给出代码。

时间: 2024-02-11 15:06:05 浏览: 23
以下是基于Matlab的有限元计算代码,可求解该问题的温度场和应力场。 ``` clc; clear; close all; %% 岩石样品参数 rho = 2; % 密度 (g/cm^3) C = 0.75; % 比热容 (J/g.K) K = 4.4; % 热传导系数 (W/m.K) alpha = K / (rho * C); % 热扩散系数 (m^2/s) %% 光学参数 P = 600; % 激光功率 (W) w = 0.01; % 激光半径 (m) eta = 0.6; % 岩石对光吸收率 %% 岩石样品尺寸 Lx = 0.1; % 长度 (m) Ly = 0.1; % 宽度 (m) Lz = 0.15; % 高度 (m) Nx = 101; % 离散网格数 Ny = 101; Nz = 151; dx = Lx / (Nx - 1); dy = Ly / (Ny - 1); dz = Lz / (Nz - 1); x = linspace(0, Lx, Nx); y = linspace(0, Ly, Ny); z = linspace(0, Lz, Nz); %% 时间参数 tmax = 3; % 最大时间 (s) dt = 0.001; % 时间步长 (s) Nt = round(tmax / dt) + 1; t = linspace(0, tmax, Nt); %% 边界条件 T0 = 300; % 初始温度 (K) q_laser = P / (pi * w^2) * eta; % 激光热流密度 (W/m^2) T = T0 * ones(Nx, Ny, Nz); T(:, :, 1) = T0; T(:, :, end) = T0; T(:, 1, :) = T0; T(:, end, :) = T0; T(1, :, :) = T0; T(end, :, :) = T0; sigma_xx = zeros(Nx, Ny, Nz); sigma_yy = zeros(Nx, Ny, Nz); sigma_zz = zeros(Nx, Ny, Nz); tau_xy = zeros(Nx, Ny, Nz); tau_xz = zeros(Nx, Ny, Nz); tau_yz = zeros(Nx, Ny, Nz); %% 求解温度场 for k = 2 : Nt % 计算激光热流密度 q = zeros(Nx, Ny, Nz); for i = 1 : Nx for j = 1 : Ny q(i, j, end) = q_laser; end end % 计算温度场 for i = 2 : Nx-1 for j = 2 : Ny-1 for l = 2 : Nz-1 T(i, j, l) = T(i, j, l) + alpha * dt * (T(i+1, j, l) - 2*T(i, j, l) + T(i-1, j, l)) / dx^2 ... + alpha * dt * (T(i, j+1, l) - 2*T(i, j, l) + T(i, j-1, l)) / dy^2 ... + alpha * dt * (T(i, j, l+1) - 2*T(i, j, l) + T(i, j, l-1)) / dz^2 + q(i, j, l) * dx^2 / (rho * C); end end end % 边界条件 T(:, :, 1) = T0; T(:, :, end) = T0; T(:, 1, :) = T0; T(:, end, :) = T0; T(1, :, :) = T0; T(end, :, :) = T0; % 可视化温度场 fig1 = figure(1); set(gcf, 'Position', [200, 200, 800, 400]); subplot(1, 2, 1); [X, Y] = meshgrid(y, x); surf(X, Y, T(:, :, end)', 'EdgeColor', 'none'); xlabel('y (m)'); ylabel('x (m)'); zlabel('T (K)'); title(['T(x,y) at t = ', num2str(t(k)), 's']); axis([0 Ly 0 Lx 0 1000]); colorbar; % 计算应力场 for i = 2 : Nx-1 for j = 2 : Ny-1 for l = 2 : Nz-1 sigma_xx(i, j, l) = -K * (T(i+1, j, l) - T(i-1, j, l)) / (2 * dx); sigma_yy(i, j, l) = -K * (T(i, j+1, l) - T(i, j-1, l)) / (2 * dy); sigma_zz(i, j, l) = -K * (T(i, j, l+1) - T(i, j, l-1)) / (2 * dz); tau_xy(i, j, l) = -K * (T(i+1, j+1, l) - T(i+1, j-1,

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