加热圆形MDF样品表面裂纹图案起源的热机械表面不稳定性
软凝聚态物质
2019-05-08 v2 材料科学
摘要
当一块中密度纤维板（MDF）的平板样品在惰性气氛中暴露于辐射热时，在热解和任何炭化发生之前，整个表面突然开始出现初级裂纹图案。与通常认为裂纹形成是由于干燥和收缩的观点相反，对于方形样品，已证明这是由热机械不稳定性引起的。在本文中，我们展示了相同MDF材料的圆形样品的新实验数据。样品暴露于20或50 kW/m2的辐射加热下，在两个热通量下观察到完全不同的裂纹图案和独立的本征模。我们证明，这两种图案可以用一个轴对称域中粘附在弹性冷基底上的热层的全三维热机械表面不稳定性模型来再现。相同问题的简化二维公式的解析和数值解提供了观察图案和计算图案之间极好的定性一致性。先前方形样品的数据以及本文圆形样品的结果证实了该模型用于定性预测的有效性，并表明可以进一步改进以提高其定量预测能力。
引用
@article{arxiv.1709.03546,
title = {Thermomechanical surface instability at the origin of surface fissure patterns on heated circular MDF samples},
author = {Andrea Ferrantelli and Djebar Baroudi and Sergei Khakalo and Kaiyuan Li},
journal= {arXiv preprint arXiv:1709.03546},
year = {2019}
}
备注
9 pages, 13 figures. New title and abstract, added experimental and simulation details and figures, conclusions unchanged. Matches the version published in Fire And Materials