热应力下复合球壳力学分析与Matlab数值模拟

"热应力下组合球壳的力学分析及数值模拟" 本文主要探讨了在热应力作用下由两种不同弹性材料构成的组合球壳的力学行为。研究基于热弹性力学和热传导理论，旨在理解这种复合结构在变温环境下的应力分布和位移变化，以及相关参数对其性能的影响。 首先，作者推导出了组合球壳在非均匀温度场中的应力和位移的解析表达式。这些表达式是基于热弹性力学的基本原理，考虑了热膨胀和材料的弹性特性，反映了球壳内部由于温度变化产生的应力状态和几何变形。 接着，通过运用Matlab软件进行数值模拟，研究人员得以可视化地展示径向应力、环向应力以及位移随半径的变化趋势。这种数值模拟方法能够更直观地揭示不同位置的应力分布情况，帮助理解球壳在热载荷下的动态响应。 在数值模拟过程中，研究者考察了几个关键因素对球壳性能的影响，包括外界温度场的变化、组合球体的几何参数（如内外球体的半径）以及材料参数（如弹性模量和热膨胀系数）。这些因素的改变直接影响到球壳的应力分布和稳定性，对于设计和优化复合材料结构具有重要的工程意义。 此外，文章还讨论了稳态热传导在组合球壳中的作用，这是理解热能传递和温度分布的关键。稳态热传导是指当系统达到平衡时，温度不再随时间变化的状态。在这种条件下，热能的传输速率与热源和散热条件有关，而与时间无关。 通过这项研究，可以为热工设备、航空航天领域以及任何涉及复合材料球形结构的设计提供理论指导。它不仅有助于预测和避免因热应力引起的结构破坏，还能为优化材料组合和几何设计提供依据，从而提高系统的整体性能和耐久性。 关键词:组合球壳;径向应力;稳态热传导;数值模拟 中图分类号:O343 文献标志码:A 文章编号:1673-9787(2015)03-0415-05 该研究深入分析了热应力下组合球壳的力学特性，利用数值模拟揭示了关键参数对结构性能的影响，为相关领域的工程实践提供了有价值的理论支持。