• ISSN 1001-1455  CN 51-1148/O3
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基于双相弛豫理论的碳化硼热力耦合响应研究

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郭旭才, 陈美多, 熊颖, 冯浩然, 谢雨珊, 王鹏飞, 徐松林. 基于双相弛豫理论的碳化硼热力耦合响应研究[J]. 爆炸与冲击. doi: 10.11883/bzycj-2026-0115
引用本文: 郭旭才, 陈美多, 熊颖, 冯浩然, 谢雨珊, 王鹏飞, 徐松林. 基于双相弛豫理论的碳化硼热力耦合响应研究[J]. 爆炸与冲击. doi: 10.11883/bzycj-2026-0115
GUO Xucai, CHEN Meiduo, XIONG Ying, FENG Haoran, XIE Yushan, WANG Pengfei, XU Songlin. Research on the Thermal-Mechanical Coupled Response of Boron Carbide Based on Two-Phase Relaxation Theory[J]. Explosion And Shock Waves. doi: 10.11883/bzycj-2026-0115
Citation: GUO Xucai, CHEN Meiduo, XIONG Ying, FENG Haoran, XIE Yushan, WANG Pengfei, XU Songlin. Research on the Thermal-Mechanical Coupled Response of Boron Carbide Based on Two-Phase Relaxation Theory[J]. Explosion And Shock Waves. doi: 10.11883/bzycj-2026-0115

基于双相弛豫理论的碳化硼热力耦合响应研究

doi: 10.11883/bzycj-2026-0115
基金项目: 国家自然科学基金(11872361);国家自然科学基金(12372372);国家自然科学基金(W2542019);安徽省自然科学基金(1708085MA05);

Research on the Thermal-Mechanical Coupled Response of Boron Carbide Based on Two-Phase Relaxation Theory

  • 摘要: 碳化硼陶瓷作为航空航天、核能装备等领域的关键战略材料,在瞬态热冲击工况下的热力耦合响应直接 决定其服役安全性,而经典热力耦合模型因未考虑微尺度局部热扩散效应,对其热冲击响应的预测存在显著偏差。针 对该问题,基于双相弛豫理论改进Green-Lindsay模型,构建了包含热流矢量、应力、应变率与温度梯度四重弛豫效应 的双相弛豫热力耦合模型。采用拉普拉斯变换法求解频域解析解,并建立有限差分格式通过非线性迭代实现耦合场的 数值求解。系统分析了碳化硼陶瓷热力耦合下温度场、位移场、应力场与速度场的动态演化规律,量化了各弛豫参数 对热力耦合响应及应力波传播的影响机制,揭示了热波与应力波传播的尺寸效应:微纳尺度下热波与弹性波共同主导 物理场演化,宏观尺度下热波快速衰减,应力波成为主导因素。采用高能电子束热冲击实验结合聚偏氟乙烯(PVDF)压 电传感器测试技术,验证了双相弛豫热力耦合模型的准确性与适用性。研究结果表明,热流矢量、应力、应变率、温度 梯度弛豫系数均与应力波幅值呈负相关,其中应力与温度梯度弛豫系数影响应力波脉宽,热流矢量弛豫参数主导应力 波波速,温度梯度弛豫参数的引入可有效消除应力波强间断面,使模型更贴合微尺度热力耦合。双相弛豫热力耦合模 型为碳化硼陶瓷在瞬态热冲击下的热力响应预测提供了理论工具,也为抗热冲击陶瓷材料的结构设计与服役安全评估 提供了重要参考。
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出版历程
  • 收稿日期:  2026-04-14
  • 网络出版日期:  2026-10-14

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