Page 67 - 数值模拟驱动的高温合金热加工技术

第二章 数值模拟基础理论与方法

三、多物理场耦合的参数化模型建立

（一）物理场参数
1. 电磁场参数

电场强度（E）：描述电场的强弱和方向，单位是伏特每米（V/m）。在多
物理场耦合中，电场强度的分布会影响带电粒子的运动，进而与其他物理场产生
相互作用。例如，在电子器件中，电场强度决定了电子的加速和轨迹。
磁感应强度（B）：也叫磁通密度，单位是特斯拉（T）。磁场对运动电荷

和电流有力的作用，在电磁感应现象中，磁感应强度的变化会产生感应电动势，
这在电机、变压器等设备中是关键因素，与热场、机械场等可能存在耦合关系。
电导率（σ）：反映材料传导电流的能力，单位是西门子每米（S/m）。不
同材料的电导率差异很大，它决定了电流在材料中的分布，进而影响焦耳热的产
生，是电磁场与热场耦合的重要参数。

2. 热场参数
温度（T）：表示物体的冷热程度，单位是开尔文（K）或摄氏度（℃）。
温度分布会影响材料的物理和化学性质，如热膨胀系数、电导率等，从而与其他
物理场相互关联。在热应力分析中，温度变化会导致物体的膨胀或收缩，产生应
力和应变。

热导率（k）：衡量材料传导热量的能力，单位是瓦特每米开尔文 W/（m·K）。
热导率决定了热量在材料中的传递速度和方向，对于研究热传递过程以及热场与
其他场的耦合至关重要。
比热容（c）：单位质量的某种物质温度升高（或降低）1℃所吸收（或放出）
的热量，单位是焦耳每千克开尔文 J/（kg·K）。比热容影响物体吸收或释放热

量时的温度变化，在热场动态分析中是关键参数。
（二）机械场参数
应力（σ）：物体由于外力作用而产生的内部力与截面积的比值，单位是帕
斯卡（Pa）。应力分布会影响材料的变形和破坏，与热场中的热应力、电磁场中

的电磁力产生的应力相互耦合。
应变（ε）：材料在应力作用下的相对变形量，无量纲。应变与应力密切相
关，通过本构关系描述材料的力学行为，在多物理场耦合中反映了不同场作用下
材料的变形情况。

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