熱結構分析研究內容

結構力學中研究溫度的變化對結構的強度、剛度和承載能力的影響的一個領域。20世紀中葉，隨著飛行器速度的提高，氣動加熱問題日趨嚴重；在核反應堆中，結構也處于載荷和高溫的聯合作用之下。受熱結構由于還受到約束或由于溫度場的不均勻而產生熱應力（見熱彈性力學），并可能由此導致結構破壞或產生大變形。分析這些問題時，必須考慮溫度因素。熱結構分析的研究內容主要包括以下四個方面。

薄壁結構在熱應力單獨作用下或熱應力和載荷應力的共同作用下發(fā)生的屈曲。熱應力和載荷應力都是壓應力時，總壓應力必然大于載荷壓應力；另一方面，升溫能降低材料的彈性模量（見材料的力學性能），從而降低材料的抗皺損能力。這兩方面因素都會促使皺損發(fā)生。對于棱柱形薄壁結構，升溫往往引起結構的彎曲皺損和扭轉皺損。熱皺損同常溫皺損一樣會使原結構變形并降低承載能力。

結構中的熱應力短時間內大幅度變動的現象。衛(wèi)星重返大氣層時與空氣劇烈摩擦使衛(wèi)星表面溫度驟升，大尺寸金屬板淬火時突然冷卻，這些都能引起熱沖擊。熱沖擊能使結構產生應力波而導致破壞；突然冷卻會使結構表面劇烈收縮并產生強大的拉應力，使脆性材料結構產生裂紋。即使是塑性材料，也會因突然收縮而脆化，并發(fā)生斷裂。板殼結構的一側突然受熱，就會產生熱壓應力，另一側則產生拉應力。如果板殼結構的熱導率很小，則受熱表面高溫層很薄，熱壓應力的合力較小，較厚的低溫層只需以較小的拉應力與之平衡；如果材料熱導率較大，高溫層就較厚，較薄的低溫層中會產生較大的拉應力，容易造成受拉面破壞；如果熱導率很大，則沿板殼法向的溫度梯度很小，出現幾乎是均勻膨脹的狀態(tài)，結構就不會破壞。

結構由于具有慣性，在熱沖擊作用下會發(fā)生一定頻率的振動。結構中的溫度對結構的剛度、阻尼有很大的影響，因而也會影響振幅和頻率。在分析熱振動問題時，通常略去慣性力和應力對溫度的影響。在研究非線性振動時，必須考慮熱應變的影響。

由溫度交替變化、溫度和載荷都交替變化或高溫下載荷交替變化引起的材料或結構的疲勞。一般情況下，溫度交替變化會引起結構內部的熱應力交替變化，從而導致疲勞。如果結構已承受恒定或交替變化的載荷，則溫度引起的熱應力和載荷應力疊加會加速結構的疲勞。如果溫度或載荷交替變化的幅度較大，則加溫和在一個方向加載引起的合應力會引起塑性變形，而降溫和在相反方向加載的合應力會引起反向塑性變形，這種反復的塑性變形會使結構迅速疲勞。對一個受交替變化載荷作用的結構，在多數情況下，適當增高溫度可延緩疲勞裂紋的擴展，但對過度老化、松弛、再結晶或高溫下延性降低的材料組成的結構，增高溫度常促使疲勞裂紋的擴展。 2100433B

該專業(yè)要求學生掌握工程結構分析與仿真、工程結構分析軟件設計、工程結構計算機輔助設計、大型結構分析應用方面的基本技能，旨在培養(yǎng)應用與發(fā)展計算機技術進行工程結構設計與分析方面的高級專門人才。

【主干學科】工程結構分析與力學

【主要課程】理論力學、材料力學、軟件工程、彈塑性力學、振動力學、有限元、結構分析與仿真、流體力學、振動測試與分析、結構可靠性理論、程序設計基礎與Visual C 、工程仿真CAE、結構優(yōu)化設計、結構分析軟件設計、結構熱力學及數值方法、鋼筋混凝土結構設計原理、鋼結構設計原理、地下工程結構、工程結構力學仿真等。

【學科專業(yè)必修】理論力學、材料力學、彈性力學、流體力學、結構力學、工程結構載荷與設計方法

【專業(yè)核心課程】結構優(yōu)化設計、結構動力學分析、有限元、工程仿真CAE、數值分析與MATLAB應用

巖體地質結構分析(geological structure analysis of rock mass)是指研究巖體的地質構造結構面和被結構面切割而成的結構體的形狀、大小及其相互組合形式，并分析其在礦山工程應力作用下的穩(wěn)定性等整個工作的總稱。它是評價巖體穩(wěn)定性的基礎工作。地質作用形成的具有各種產狀裂陳系統(tǒng)、結構特征和天然應力場的地質體，稱巖體。巖體結構分析有特定的觀測試驗內容和分析、分類方法 。