復(fù)合梯度EFBC和EFBF板變物性冷卻瞬態(tài)熱應(yīng)力.pdf

1、為了研究在冷卻邊界條件下夾FGM金屬和陶瓷無限長(zhǎng)EFBC和ECBF復(fù)合板變物性熱應(yīng)力分布規(guī)律及其影響因數(shù)，據(jù)熱力學(xué)三大定律并結(jié)合材料本構(gòu)關(guān)系，從熱傳導(dǎo)基本方程和其相應(yīng)的泛函出發(fā)，在空間域內(nèi)，采用變分有限元法，在時(shí)間域內(nèi)，采用有限差分法。溫度場(chǎng)模式采用線性插值函數(shù)，建立熱傳導(dǎo)有限元基本方程。在此基礎(chǔ)上，根據(jù)熱彈性理論，對(duì)復(fù)雜積分采用辛普生數(shù)值積分方法，推導(dǎo)出熱應(yīng)力場(chǎng)基本方程。根據(jù)熱傳導(dǎo)和熱應(yīng)力基本方程，采用FORTRAN77計(jì)算機(jī)高級(jí)語(yǔ)言

2、，編寫計(jì)算程序，通過將所研究的問題蛻化后的結(jié)果與已有文獻(xiàn)結(jié)果對(duì)比的方法驗(yàn)證了研究方法的正確性。對(duì)梯度層的物性系數(shù)采用細(xì)觀力學(xué)模型，通過數(shù)值計(jì)算和分析，得到了具體由Ti-6Al-4V/ZrO2組成的復(fù)合FGM板的變物性瞬態(tài)熱應(yīng)力分布規(guī)律，研究了變物性、孔隙率A、組分分布形狀系數(shù)M以及梯度層厚度等因數(shù)的影響。得出如下結(jié)論:
　　 (1)梯度層厚度對(duì)EFBC、EFBF復(fù)合板影響為:隨著FGM層厚度的增加，復(fù)合板的熱應(yīng)力分布越緩和;

3、r>　　 (2)梯度層孔隙率對(duì)EFBC、EFBF復(fù)合板影響為:孔隙率越小材料越致密，孔隙率越大材料分布就不均勻，孔隙率A越小復(fù)合板熱應(yīng)力曲線變化越小;
　　 (3)當(dāng)材料的組分分布形狀系數(shù)M＜1時(shí)復(fù)合板熱應(yīng)力曲線會(huì)產(chǎn)生突變，當(dāng)M=1時(shí)熱應(yīng)力曲線平滑且無突變，而當(dāng)M＞1時(shí)，隨著時(shí)間的增加，復(fù)合板的熱應(yīng)力曲線變化增大。綜上所述，M=1時(shí)的熱應(yīng)力曲線比較理想;
　　 (4)在梯度層板厚、孔隙率A、組分分布系數(shù)M相同的條件下，