組分、加熱時(shí)間及溫度對(duì)2D-FGM板熱應(yīng)力的影響.pdf

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(dòng)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(shí)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(shí)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(shí)加熱，甚至是四側(cè)邊界都加熱的情況下，整個(gè)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(shí)間，或是改變加熱溫度函數(shù)。對(duì)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(duì)最大加熱熱應(yīng)力的影響幾乎可以忽略不計(jì)。對(duì)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(duì)最大加熱熱應(yīng)力的影響也并不十分明顯。加熱時(shí)間對(duì)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(duì)最大加熱熱應(yīng)力的影響就變的不十分的明顯了，在四個(gè)邊界都加熱的情況下加熱時(shí)間對(duì)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。