基于FEM的二維FGM板平面熱應力研究.pdf

1、本文針對以往由Al1100和SiC兩種材料組成的一維FGM金屬/陶瓷結構研究模型，提出以更具一般性的新型二維FGM Al1100/Ti-6Al-4V/SiC結構作為研究模型，此模型為兩個方向呈梯度變化的二維FGM結構；采用符合實際的細觀力學預測的二維FGM熱力學物性參數(shù)模型，編寫適用于該新型結構實用計算的程序，通過數(shù)值計算和分析，研究第一類加熱邊界條件下，采用二維FGM熱力學物性參數(shù)模型時二維FGM金屬/金屬/陶瓷結構穩(wěn)態(tài)溫度場和應力場

2、隨mx和Ax的變化規(guī)律，以及熱力學邊界對應力場的影響規(guī)律，并與只考慮物性參數(shù)沿厚度方向變化時一維FGM金屬/陶瓷結構的結果進行對比。
　　二維FGM結構溫度場的研究結果表明：
　　二維FGM平板內平均溫度梯度相對較小。mx=0.5時的二維FGM平板金屬富集區(qū)溫度梯度相對較大，最大溫差比一維時增大了15.6％，但陶瓷富集區(qū)溫度梯度相對較小，最大溫差減小了53%。隨著Ax的增大，二維FGM平板內溫度曲面的形狀由Ax=0.0時的凹

3、曲面變?yōu)锳x=3.99時的凸曲面，尤其在板中x=0.1～0.5，y=0.2～0.5范圍內變化趨勢最明顯。
　　二維FGM結構應力場的研究結果表明：
　　隨mx的增大，下表面金屬側的壓應力減小，上表面陶瓷側的壓應力增大。二維FGM板的應力曲面在y方向較一維FGM板中變化趨勢緩和，應力梯度較小。Ax越大，曲面上拱程度越大，應力梯度越小，尤其在x=0.1～0.5，y=0.2～0.5范圍內變化最明顯，其它位置變化不大。相同力學邊界下