組分、加熱時間及溫度對2D-FGM板熱應(yīng)力的影響.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、耐熱FGM是一種常用于高溫環(huán)境的功能梯度材料,在核反應(yīng)堆、航空航天、內(nèi)燃機(jī)和燃?xì)鈾C(jī)、高溫發(fā)動機(jī)等領(lǐng)域均有應(yīng)用。由于耐熱FGM的工作環(huán)境溫度極高,內(nèi)部溫差非常大,因此分析該材料組成結(jié)構(gòu)的熱傳導(dǎo)及熱應(yīng)力問題非常重要。
  本文中,首先建立了研究2D-FGM板的研究模型。其次,帶入邊界條件和基本方程。之后,采用加權(quán)余量法得到變分方程。并且在空間域內(nèi)進(jìn)行單元離散,采用變分有限元法,在時間域內(nèi),采用有限差分法。用插值函數(shù)表示出溫度和位移,并

2、且以此為基礎(chǔ)得出熱彈性問題的有限元法方程,采用FORTRAN77軟件編寫計(jì)算程序。通過數(shù)值計(jì)算與分析,研究在第一類熱邊界條件下二維FGM平面常物性瞬態(tài)加熱時FGM的熱應(yīng)力的分布規(guī)律以及影響材料熱應(yīng)力分布的因素。
  得出以下結(jié)論:不論是在單獨(dú)上邊界加熱,或是上下邊界同時加熱,甚至是四側(cè)邊界都加熱的情況下,整個功能梯度材料板內(nèi)的加熱熱應(yīng)力均為壓應(yīng)力。不論是改變組分系數(shù),還是改變加熱時間,或是改變加熱溫度函數(shù)。對最小壓應(yīng)力的影響幾乎都

3、是非常小的,最小壓應(yīng)力一直維持在-40MPa到-50MPa左右。其中組分mx的變化對最大加熱熱應(yīng)力的影響幾乎可以忽略不計(jì)。對最大加熱熱應(yīng)力的影響最大的因素為組分my。并且上邊界上的加熱溫度函數(shù)對最大加熱熱應(yīng)力的影響也并不十分明顯。加熱時間對只有上邊界加熱情況下的加熱最大熱應(yīng)力的影響十分明顯,在上下兩側(cè)加熱的情況下對最大加熱熱應(yīng)力的影響就變的不十分的明顯了,在四個邊界都加熱的情況下加熱時間對加熱產(chǎn)生的最大熱應(yīng)力的影響就幾乎可以忽略不計(jì)了。

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