Influencia transitoria del calor de velocidad finita en la deformación de una nanoplaca con calentamiento circular ultra rápido
Autores: Fayik, Mohsen; Alhazmi, Sharifah E.; Abdou, Mohamed A.; Awad, Emad
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Influencia transitoria del calor de velocidad finita en la deformación de una nanoplaca con calentamiento circular ultra rápido
Categoría
Matemáticas
Subcategoría
Matemáticas generales
Palabras clave
Estrés térmico
Vector de desplazamiento
Modelos hiperbólicos
Modelos termoelásticos
Velocidades de onda
Reflexión térmica
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 23
Citaciones: Sin citaciones
El estudio actual proporciona una estimación teórica para la distribución de esfuerzos térmicos y el vector de desplazamiento dentro de una placa infinita de nanoespesor debido a un calentamiento en el borde que decae temporalmente de forma exponencial en la superficie frontal de la placa elástica. El calentamiento de la superficie se presenta en forma de un anillo circular; por lo tanto, se adopta la formulación axisimétrica. Se consideran tres modelos hiperbólicos diferentes de transporte térmico: el modelo Maxwell-Cattaneo-Vernotte (MCV), el modelo hiperbólico de doble desfase (HDPL) y el modelo modificado hiperbólico de doble desfase (MHDPL), que coincide con el modelo de dos pasos bajo ciertas restricciones. Se presta atención a las principales características de los modelos termoelásticos hiperbólicos correspondientes, por ejemplo, ondas térmicas de velocidad finita, superficies singulares (frentes de onda) y reflexión de ondas en la superficie trasera de la placa. Se derivan y discuten expresiones explícitas para las velocidades de onda térmica y mecánica. Se obtiene una solución exacta para la temperatura en el dominio de tiempo corto cuando el tiempo de termalización en la superficie frontal es muy largo. La temperatura, el estrés hidrostático y el vector de desplazamiento se representan en el dominio espacio-tiempo, prestando atención a un fenómeno de reflexión térmica en la superficie trasera térmicamente aislada. Encontramos que las velocidades de onda mecánica son aproximadamente iguales para los modelos considerados, mientras que las velocidades de onda térmica son completamente diferentes, de modo que la termoelasticidad hiperbólica de doble desfase modificada tiene una velocidad de onda térmica más rápida y la termoelasticidad de Lord-Shulman tiene una velocidad de onda térmica más lenta.
Descripción
El estudio actual proporciona una estimación teórica para la distribución de esfuerzos térmicos y el vector de desplazamiento dentro de una placa infinita de nanoespesor debido a un calentamiento en el borde que decae temporalmente de forma exponencial en la superficie frontal de la placa elástica. El calentamiento de la superficie se presenta en forma de un anillo circular; por lo tanto, se adopta la formulación axisimétrica. Se consideran tres modelos hiperbólicos diferentes de transporte térmico: el modelo Maxwell-Cattaneo-Vernotte (MCV), el modelo hiperbólico de doble desfase (HDPL) y el modelo modificado hiperbólico de doble desfase (MHDPL), que coincide con el modelo de dos pasos bajo ciertas restricciones. Se presta atención a las principales características de los modelos termoelásticos hiperbólicos correspondientes, por ejemplo, ondas térmicas de velocidad finita, superficies singulares (frentes de onda) y reflexión de ondas en la superficie trasera de la placa. Se derivan y discuten expresiones explícitas para las velocidades de onda térmica y mecánica. Se obtiene una solución exacta para la temperatura en el dominio de tiempo corto cuando el tiempo de termalización en la superficie frontal es muy largo. La temperatura, el estrés hidrostático y el vector de desplazamiento se representan en el dominio espacio-tiempo, prestando atención a un fenómeno de reflexión térmica en la superficie trasera térmicamente aislada. Encontramos que las velocidades de onda mecánica son aproximadamente iguales para los modelos considerados, mientras que las velocidades de onda térmica son completamente diferentes, de modo que la termoelasticidad hiperbólica de doble desfase modificada tiene una velocidad de onda térmica más rápida y la termoelasticidad de Lord-Shulman tiene una velocidad de onda térmica más lenta.