熱彈效應的案例
基于comsol的激光激發超聲裂紋探測模型 ￥2400
激光超聲就是利用高能激光脈沖與物質表面的瞬時熱作用，通過熱彈效應（少數情況是熱蝕效應）在固體表面產生應變和應力場，使粒子產生波動，進而在物體內部產生超聲波。根據入射到物體表面激光能量的不同，激光脈沖在物體表面產生的這種熱效應可分為熱彈效應和熱蝕效應兩種。在較低的吸收率下，表面吸收的熱量不超過其融化溫度，產生的是短時膨脹過程，與該膨脹相關的應力波絕大部分在彈性范圍內，該方式稱為<strong>熱彈效應</strong>。在高能作用下，物體的溫度升高，超過了其蒸發溫度，產生燒蝕現象，使材料表面氣化，形成等離子體，于是有一垂直表面的反作用力作用在表面，形成彈性波源，該方式稱為<strong>熱蝕效應</strong>。在熱彈性區，激光產生的應力波大小與吸收光的能量呈正比，對于均勻能量分布，可用一維模型描述激光束在材料表面產生的應力，其在材料表面產生的應力-應變與材料表面吸收的激光能量呈正比。當激光入射到材料上時，所產生的超聲波以不同的類型傳播出去，主要有縱波、橫波和表面波。影響超聲波傳播特性的因素很多，主要有材料對激光光能量的吸收程度、材料的熱傳導特性、激勵激光的頻率、材料表面的光滑程度等。（轉載至：百度百科）</p><p>此次模型關注的是熱彈效應的激光激發超聲。</p><p><br></p><p>如下動圖所示：<br></p><p><img src="https://img.jishulink.com/upload/201908/10fd26d55bc54475a1be73d822b6bc30.gif" data-mobile-src="https://img.jishulink.com/upload/201908/10fd26d55bc54475a1be73d822b6bc30.gif?
展開 熱彈耦合圓板非線性振動的研究
對溫度場中圓板的非線性熱彈藕合自由振動問題,由非線性振動方程、協調方程及熱傳導方程出發,運用伽遼金法求解,得出一個關于時間的非線性常微分方程組?將熱彈禍合與非熱彈禍合情況進行對比,發現給定初始位移較小時,熱彈禍合效應使板的固有頻率相對與無熱彈藕合情形提高9給定初始位移較大時,熱彈藕合效應使固有頻率降低?該文還比較了不同熱彈禍合參數和邊界條件對熱彈禍合效應的影響
熱彈耦合圓板非線性振動的研究.pdf
展開 COMSOL激光超聲案例
本案例主要研究激光作用在物體表面上的熱彈效應。即在較低的吸收率下，表面吸收的熱量不超過物質融化溫度，產生的是短時膨脹過程，與該膨脹相關的應力波絕大部分在彈性范圍內。
1、模型介紹
本模型為一塊矩形鋁板（長×寬：5mm×3mm），選擇2d、固體傳熱、固體力學、多物理場模塊為熱膨脹和溫度耦合。具體如下圖所示，其中固定溫度為室溫。
2、熱通量定義
熱通量是關于時間和位置的函數。
位置函數：
時間函數：
熱通量：an3(x,t)=an1(x)*an2(t)
3、結果分析
熱膨脹引起的振動
熱膨脹引起的振動（高程顯示）
從結果來看，熱應力引起的波可以看到橫波和縱波的存在。總感覺這個模型有說不出來的問題，大家可以一起討論下，以此來進一步完善模型。
歡迎大家隨時交流：
展開 高性能多模彈熱制冷系統
彈熱材料在壓縮模式下可承受大于1000萬次循環，即每天12小時和每年180天的使用模式下，0.1 Hz運行和1000萬次循環相當于12.8年，超出了商用電器的標準使用壽命。
圖2. 多模彈性高熱量制冷系統的性能。
相比僅運行單級循環8 K的制冷溫差和僅運行主動回熱循環不足30 W的制冷量取得了顯著的提升。研究表明，利用因子決定了管束工質中彈熱效應兩種釋放途徑的比例，其中一部分彈熱效應可被傳熱流體帶走用于制冷，而另一部分彈熱效應需要留在管束工質內部，用于維持工質在傳熱流體流動方向的溫度梯度，而最佳利用因子反映了兩者之間的競爭關系。
主動回熱循環需要更多的彈熱效應維持溫度梯度，最佳利用因子在0.6左右；單級循環可將大部分彈熱效應用于制冷，最佳利用因子大于6。多模式彈熱制冷機可顯著拓展最佳利用因子的范圍，使其可在大范圍工況變化時保持高效率。在此基礎上，可以通過調節管狀彈熱工質內插組件的結構參數，優化管狀彈熱工質內固、液相的熱容比，有望實現40 K以上的制冷溫差和500 W的制冷量。
圖3. 已報道的彈熱、磁熱和電熱冷卻原型的比較及其性能。
多模彈性制冷概念也可以擴展到級聯多個NiTi管束，從而實現模式的變化。如在主動回熱循環模式或單級循環模式下級聯兩束有望填補圖2A中的性能差距，并可以實現兩種模式之間的平滑過渡。因此，多功能性是這種零GWP技術成功商業化的關鍵；此外，希望能夠實現銅基彈熱材料，其需要的應力比NiTi小得多，從而能夠以更小的致動器實現更高效的系統運行。
END
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基于comsol的超聲紅外裂紋摩擦發熱仿真分析
image_process=/format,webp/resize,w_219" alt="基于comsol的鋰電池疊片電化學耦合熱分析的圖1" width="219"></span></p><p> 超聲紅外熱成像無損評估綜合應用超聲激勵和紅外熱成像技術來對材料或結構的缺陷進行鑒別，尤其對金屬材料和陶瓷材料的表面及近表面裂紋，復合材料的淺層分層或脫粘等的檢測非常有效。因此利用其超聲紅外熱成像特定的振動激勵源來促使材料或結構內部產生機械振動（彈性波傳播）, 使其缺陷部位（裂紋或分層）因熱彈效應和滯后效應等原因導致聲能衰減而產生釋放出熱能，最終引起材料局部溫度升高。通過紅外熱像儀對材料局部發熱過程進行捕捉和采集，就可以借助于時序熱圖像對材料或結構內部的缺陷進行判別。</p><p><img src="https://www.yqgqt.org.cn/platform/static/ueditor/themes/default/images/spacer.gif"></p><div contenteditable="false" width="100%"><div><img src="https://img.jishulink.com/upload/202202/f89026e62895460bb96be76f6105091a.png" title="QQ圖片20220220184313.png" alt="QQ圖片20220220184313.png" style="max-width:760px;" data-mobile-src="https://img.jishulink.com/upload/202202/f89026e62895460bb96be76f6105091a.png?
展開 【當期目錄】《材料工程》2021年3期目錄（形狀記憶合金專欄）
形狀記憶合金專欄
（點擊題目查看原文）
NiTi基形狀記憶合金彈熱效應及其應用研究進展
朱雪潔, 鐘詩江, 楊曉霞, 張學習, 錢明芳, 耿林
2021, 49 (3): 1-13.
DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2020.000780
摘要：
NiTi合金作為性能最優異的形狀記憶合金之一，已經廣泛應用于航空航天、電子、建筑、生物醫學等領域。近年來，NiTi基合金極佳的力學性能、巨大的彈熱效應和良好的機械加工性使其在彈熱制冷領域引起了廣泛關注。然而，傳統NiTi二元合金超彈性應力滯后大，超彈性和彈熱效應循環穩定性差，達不到實際應用所需的長期服役要求。本文介紹了NiTi基合金的彈熱效應研究進展，從摻雜合金元素、熱機械處理、改變制備方法等角度綜述了近幾年NiTi基合金彈熱效應改進優化的研究進展，同時本文也簡要介紹了已經開發的基于NiTi基合金的彈熱裝置或原型機。但是目前NiTi基合金彈熱材料的研究和原型機的開發仍處于實驗階段，實現其商業化應用需要進一步深入研究和優化，未來前者研究重點將集中在材料小型化、合金化或特殊處理及改變循環方式等方面，后者也將從提高熱量傳輸效率、加強熱量交換、減小摩擦等損耗、改進機械負載和循環模式等方面不斷優化和完善。
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形狀記憶合金專欄
（點擊題目查看原文）
NiTi基形狀記憶合金彈熱效應及其應用研究進展
朱雪潔, 鐘詩江, 楊曉霞, 張學習, 錢明芳, 耿林
2021, 49 (3): 1-13.
DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2020.000780
摘要：
NiTi合金作為性能最優異的形狀記憶合金之一，已經廣泛應用于航空航天、電子、建筑、生物醫學等領域。近年來，NiTi基合金極佳的力學性能、巨大的彈熱效應和良好的機械加工性使其在彈熱制冷領域引起了廣泛關注。然而，傳統NiTi二元合金超彈性應力滯后大，超彈性和彈熱效應循環穩定性差，達不到實際應用所需的長期服役要求。本文介紹了NiTi基合金的彈熱效應研究進展，從摻雜合金元素、熱機械處理、改變制備方法等角度綜述了近幾年NiTi基合金彈熱效應改進優化的研究進展，同時本文也簡要介紹了已經開發的基于NiTi基合金的彈熱裝置或原型機。但是目前NiTi基合金彈熱材料的研究和原型機的開發仍處于實驗階段，實現其商業化應用需要進一步深入研究和優化，未來前者研究重點將集中在材料小型化、合金化或特殊處理及改變循環方式等方面，后者也將從提高熱量傳輸效率、加強熱量交換、減小摩擦等損耗、改進機械負載和循環模式等方面不斷優化和完善。
展開 彈熱制冷冰箱：零碳排放制冷新技術
導 讀
制冷行業的碳排放占全球總量的7.8%，降低碳排放需要將氟代烴制冷劑的溫室效應降低到現有水平的10%以內。彈熱制冷是最具潛力的下一代制冷技術，其利用了應力驅動記憶合金產生晶格相變時的制冷效應，具有零溫室效應的核心特征，兼具高效、低振動等核心優勢。近日，西安交通大學錢蘇昕團隊與中科院寧波材料所劉劍團隊合作，成功研制了全球首臺彈熱制冷冰箱，相比現有水平，緊湊性提升了26%，實現了9.2℃的制冷溫差和3.1 W的最大制冷功率。成果發表于The Innovation期刊。
圖1 圖文摘要
彈熱制冷技術的發展
彈熱效應是在固體相變材料中由軸向應力驅動溫度變化的現象。對形狀記憶合金施加軸向應力時，奧氏體變為馬氏體，相變過程釋放潛熱，合金溫度上升；卸載應力時，馬氏體變回奧氏體，逆向相變過程吸收潛熱，合金溫度降低。鎳鈦二元合金在卸載應力時溫度可降低20℃以上，即此時的制冷能量密度可達100 J cm-3，超越了部分氟代烴制冷劑的單位體積制冷能力。除此之外，鎳鈦合金具有零排放、高能效、可回收再生、低成本、低振動運行優勢，已有規模化的產業鏈和行業技術標準。因此，美國能源部的研究報告指出，彈熱制冷是最具發展潛力的非蒸氣壓縮制冷技術。
自2014年首臺彈熱制冷機成功研發以來，彈熱制冷機的制冷性能得到了快速發展，發展了單級、復疊、主動回熱等多種循環方式，構建出了水冷、固-固接觸等換熱形式。盡管彈熱制冷機的性能不斷取得新的突破，緊湊性一直是制約彈熱制冷機推廣的瓶頸（圖2）。
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