【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及断裂力学，具体涉及一种含环形裂纹圆柱结构的热断裂问题模型及求解方法。
技术介绍
1、实际工程中的许多结构系统在承受剧烈的热载荷作用时，会在裂纹尖端周围产生强烈的热应力，从而可能导致结构灾难性破坏。在火炮发射过程中，炮管是火炮的关键部件之一。当管内气体温度升高时，炮管内壁通常会承受轴向压应力，而当该压应力超过材料的屈服极限时，炮管内壁表面可能会出现压缩屈服现象。在后续阶段中，随着气体温度逐渐降低，承受的压应力也从较小的屈服应力恢复到零，并产生轴向残余拉应力，这种应力很容易导致炮管内部表面出现环形裂纹。
2、然而，针对这类材料和结构在极端条件下(如超高热流、极低温度等)所产生的热弹性响应问题。传统的傅里叶热传导模型所预测的结果往往与实际情况存在很大差距。因此，建立基于非傅里叶热传导理论的工程材料及结构热冲击断裂模型显得非常必要和迫切。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是为了解决上述问题，提供一种含环形裂纹圆柱结构的热断裂问题模型及求解方法。
2、为了达到上述目的，本专利技术的技术方案如下：一种含环形裂纹圆柱结构的热断裂问题模型的建立方法，包括以下步骤：
3、s1、建立空心圆柱体的几何模型，所述空心圆柱体含有环形裂纹，所述空心圆柱体的内半径为ri，外半径为r0，所述空心圆柱体具有初始的均匀温度t0，所述环形裂纹位于z＝0的平面内，且位于半径区域c＜r＜d之间。
4、s2、引入断裂问题，所述空心圆柱体的内表面受到冷冲击或热冲击
5、本专利技术还包括一种含环形裂纹圆柱结构的热断裂问题模型的求解方法，包括以下步骤：
6、l1、确定断裂的裂纹类型，建立分数阶温度控制方程；
7、l2、设定边界条件和初始条件，确立问题的定解条件；
8、l3、进行无量纲化处理，以求解空心圆柱的热弹性响应；
9、l4、求解空心圆柱的温度场和应力场；
10、l5、计算含嵌入型裂纹、外边缘裂纹和内边缘裂纹空心圆柱的裂纹尖端应力强度因子；
11、l6、利用快速拉普拉斯逆变换将计算结果从laplace域转换为时域，得到热断裂行为的计算结果；
12、l7、根据计算结果，分析空心圆柱在分数阶热传导模型下的断裂行为。
13、优选的，步骤l1中，所述裂纹类型为ⅰ型裂纹，所述分数阶温度控制方程为：
14、
15、优选的，步骤l2中，设定空心圆柱初始情况下任意位置的温度均为t0，所述边界条件：
16、t(ri,t)＝h(t)(ti-t0)
17、
18、在t＝0时，无限长空心圆柱任意位置的温度均为0，且在t＝0时刻，空心圆柱内部的温度场不会发生突变，所述初始条件：
19、t(r,0)＝0
20、
21、与现有技术相比，本专利技术的有益效果：提供了一种含环形裂纹圆柱结构的热断裂问题模型及求解方法，这种模型和方法能够更准确地描述在极端条件下(如超高热流、极低温度等)下材料和结构的热弹性响应问题，相较于传统的傅里叶热传导模型，预测结果更为精准。
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1.一种含环形裂纹圆柱结构的热断裂问题模型的建立方法，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种含环形裂纹圆柱结构的热断裂问题模型的求解方法，包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的一种含环形裂纹圆柱结构的热断裂问题模型的求解方法，其特征是：步骤L1中，所述裂纹类型为Ⅰ型裂纹，所述分数阶温度控制方程为：
4.根据权利要求2所述的一种含环形裂纹圆柱结构的热断裂问题模型及求解方法，其特征是：步骤L2中，设定空心圆柱初始情况下任意位置的温度均为T0，所述边界条件：
【技术特征摘要】
1.一种含环形裂纹圆柱结构的热断裂问题模型的建立方法，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种含环形裂纹圆柱结构的热断裂问题模型的求解方法，包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的一种含环形裂纹圆柱结构的热断裂问题模型的求...
【专利技术属性】
技术研发人员：薛章纳，张洪涛，徐仁杰，刘建林，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：
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