不同熱力邊界下復(fù)合梯度板瞬態(tài)熱應(yīng)力.pdf

1、本文針對(duì)FGM在工作中的瞬態(tài)熱應(yīng)力問題，提出以更具一般性的新型夾一維FGM金屬/陶瓷復(fù)合板結(jié)構(gòu)作為研究模型，該板由三層板組合而成，下面一層是金屬Ti-6Al-4V，上面一層是陶瓷ZrO2，中間是FGM層。根據(jù)傳熱學(xué)、力學(xué)、材料學(xué)和變分法等多學(xué)科理論，推導(dǎo)出計(jì)算應(yīng)力場(chǎng)的基本方程，并編寫實(shí)用的計(jì)算程序。通過數(shù)值計(jì)算和分析，研究了第一類冷卻邊界下復(fù)合ECBF、ECBC板常物性冷卻瞬態(tài)熱應(yīng)力的分布規(guī)律，并分析了FGM層厚度、孔隙率、組分分布形狀

2、系數(shù)對(duì)瞬態(tài)冷卻熱應(yīng)力的影響，還研究了第三類對(duì)流換熱邊界下復(fù)合EFBC、ECBC板瞬態(tài)熱應(yīng)力的分布規(guī)律，并分析了孔隙率對(duì)EFBC板瞬態(tài)熱應(yīng)力的影響，分析了對(duì)流換熱系數(shù)對(duì)復(fù)合ECBC板瞬態(tài)熱應(yīng)力的影響。研究結(jié)果表明:
　　 (1)隨著FGM層厚度從2mm增加到6mm，ECBF、ECBC板內(nèi)的冷卻瞬態(tài)熱應(yīng)力和熱應(yīng)力梯度都逐漸變小，表明FGM層厚度的增加有利于復(fù)合板的熱應(yīng)力緩和。
　　 (2)組分分布形狀系數(shù)M從0.1增加到10

3、的過程中，當(dāng)M=1時(shí)，ECBF、ECBC板內(nèi)的冷卻瞬態(tài)熱應(yīng)力梯度最小，隨著M值的增大，冷卻瞬態(tài)熱應(yīng)力最大值呈增大趨勢(shì)，最大應(yīng)力差為113.21％。
　　 (3)隨著孔隙率系數(shù)從0增大到3，兩種板的冷卻瞬態(tài)應(yīng)力曲線均在三層板層間界面處出現(xiàn)了尖角，板內(nèi)受力不合理。ECBC板陶瓷附近區(qū)域的應(yīng)力梯度變大，F(xiàn)GM層內(nèi)的壓應(yīng)力呈變小趨勢(shì)，最大應(yīng)力差為83.26％。ECBF板陶瓷附近區(qū)域的應(yīng)力梯度變小，板內(nèi)的冷卻瞬態(tài)熱應(yīng)力值呈變小趨勢(shì)，最大應(yīng)

4、力差為81.94％。
　　 (4)隨著孔隙率系數(shù)A從0增大到3，EFBC板內(nèi)金屬區(qū)域的瞬態(tài)加熱熱應(yīng)力逐漸增大，最大應(yīng)力差為205.27％。FGM層內(nèi)的瞬態(tài)加熱熱應(yīng)力梯度逐漸增大，當(dāng)A=1、2和3時(shí)，在三層板層間界面處，出現(xiàn)了明顯的尖角，板受力不合理。
　　 (5)隨著換熱系數(shù)從1增大到100，ECBC板內(nèi)瞬態(tài)加熱熱應(yīng)力梯度逐漸變大，陶瓷附近區(qū)域的熱應(yīng)力明顯逐漸變大，最大應(yīng)力差值為2.4127695GPa。