简介

热模拟法

力模拟法

简介

热光弹性法

photothermoelasticity

实验应力分析方法的一种,它是根据光弹性原理,通过透明双折射模型中的干涉条纹，分析试件中热应力的方法。它能形象地给出热应力的分布情况，便于确定热应力的大小和集中的部位，还能反映热应力随温度变化的动态过程，如热冲击和断裂过程。

热光弹性法是20世纪30年代开始研究的；50年代以来，获得较快的进展，已用于发动机活塞、气冷涡轮叶片和坝体等工程实际问题的热应力分析工作。按照模拟温度场的不同方式，热光弹性法有两种基本方法：

热模拟法

按照从热传导方程、初始条件和边界条件所得到的热传导相似条件，在模型上施加热载荷，使它获得和原型相似的温度场。

对于无热源的定常温度场，只须满足几何相似和表面温度相似的条件。对于无热源的非定常温度场,则要同时满足几何相似、表面温度相似和时间相似诸条件。对于有热源的情况，除满足上述相似条件外，还应满足热源的相似条件。模型和原型温度场的相似条件确定以后，可按热弹性力学的基本方程，建立热应力的换算关系。

对于平面应变问题，其关系式为： ；

对于平面应力问题，其关系式为： ，

式中E和ν分别为材料的弹性模量和泊松比；α 为线胀系数；ΔT为温差；下标p和m分别表示原型和模型。

此法系用光弹性法确定模型中的热应力σ嚧，再按上二式中的一式换算成原型中的热应力σp。

力模拟法

用力或变形等力学量模拟温度场，以避免在模型上施加热载荷，而用常温模型及其测量方法进行热应力分析。如求变温物体中某点的热应力时，可在几何形状和约束条件与变温物体相似的常温模型的相应点上,在与所要求的应力平行的方向,施加一个集中力或大小相等、方向相反且保持有限间隔的一对集中力，用光弹性法或全息光弹性法测量全场的主应力和。根据这些数据和已知的温度场，可算出变温物体中该点的热位移、热应变和热应力。