给出一个详细方法,利用matlab根据非定常传热方程求沿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,
时间: 2024-05-31 21:07:31 浏览: 169
一种测量激光束横模结构的非线性网络
步骤如下:
1. 定义问题:首先需要定义问题的几何形状和边界条件。假设岩石是一个矩形块,长度为L,宽度为W,高度为H。岩石表面的边界条件可以设为绝热壁,即边界上的温度梯度为零。另外,假设岩石的热传导系数为k,密度为ρ,比热容为c,初始温度为T0。
2. 定义方程:根据非定常传热方程,可以得到温度场的偏微分方程:
$ρc\frac{\partial T}{\partial t} = k\frac{\partial^2 T}{\partial x^2}$
其中,ρ、c、k分别表示岩石的密度、比热容和热传导系数,T表示温度,t表示时间,x表示沿x轴的距离。
3. 初值和边界条件:需要设置初值条件和边界条件。假设初始时温度场为均匀的T0,即T(x,0)=T0。边界条件为绝热壁,即T(0,t)=T(L,t)=0。
4. 数值求解:利用matlab的偏微分方程求解工具箱,可以方便地求解上述方程。需要设定求解区域的大小和分辨率,以及求解的时间范围和时间步长。
5. 计算应力场:根据热位移平衡方程,可以得到岩石内部的应力场:
$\nabla\cdot\sigma = 0$
其中,$\sigma$表示应力张量,其分量可以表示为:
$\sigma_{xx} = k\alpha\frac{\partial T}{\partial x}$
$\sigma_{yy} = \sigma_{zz} = -k\alpha\frac{\partial T}{\partial x}$
其中,$\alpha$为岩石的线膨胀系数。利用matlab的偏微分方程求解工具箱,可以方便地求解上述方程。需要设定求解区域的大小和分辨率,以及求解的时间范围和时间步长。最终得到的结果为应力张量的分量。
以上就是利用matlab根据非定常传热方程求沿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的详细方法。
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