夾FGM金屬-陶瓷復(fù)合板變物性穩(wěn)態(tài)熱力行為研究.pdf

1、功能梯度材料（Functionally Graded Material，簡(jiǎn)稱FGM）是指一種組分、結(jié)構(gòu)和性能都在空間上呈梯度變化的非均勻復(fù)合材料。這種材料是航天航空領(lǐng)域研發(fā)的產(chǎn)物。由于FGM具備良好的耐高溫、耐腐蝕和耐磨損等性能，研發(fā)該材料就顯得尤為重要。目前FGM的主要研究方向之一為熱應(yīng)力分析。因?yàn)橛邢迒卧ㄊ怯?jì)算機(jī)和數(shù)值分析相結(jié)合的方法并且能解決具有復(fù)雜邊界條件的問(wèn)題，所以有限單元法是解決熱應(yīng)力分析問(wèn)題的有效方法。
　　本文以

2、夾FGM金屬/陶瓷復(fù)合板和金屬/陶瓷復(fù)合板為主要研究對(duì)象。為了研究夾FGM金屬/陶瓷復(fù)合板的穩(wěn)態(tài)熱力行為，主要進(jìn)行了以下研究工作。
　　⑴首先建立以上兩種復(fù)合板的計(jì)算模型，其次通過(guò)熱傳導(dǎo)問(wèn)題的泛函推導(dǎo)出夾FGM金屬/陶瓷復(fù)合板的一維有限元基本方程，利用Fortran語(yǔ)言編寫了一維熱傳導(dǎo)問(wèn)題的有限元計(jì)算程序。
　　⑵利用Fortran語(yǔ)言編寫物性系數(shù)子程序和辛普生數(shù)值積分法子程序。結(jié)合有限元基本方程和編寫完成的物性系數(shù)子程序求

3、出物性系數(shù)，再代入辛普生數(shù)值積分法程序來(lái)求出復(fù)合板的穩(wěn)態(tài)熱應(yīng)力。
　?、峭ㄟ^(guò)和已有的文獻(xiàn)對(duì)比，檢驗(yàn)了本文采用的數(shù)值方法的正確性。
　?、韧ㄟ^(guò)數(shù)值計(jì)算，結(jié)果表明：
　　(a)改變復(fù)合板中的FGM層的厚度對(duì)板中部變、常物性加熱穩(wěn)態(tài)溫度分布和ECBC、ECBF復(fù)合板內(nèi)的熱應(yīng)力分布有影響，隨著FGM層的厚度增加，溫度分布和熱應(yīng)力分布變化趨于平緩，更為合理。
　　(b)FGM層材料組分的分布形狀系數(shù)M的變化對(duì)變、常物性加熱

4、穩(wěn)態(tài)溫度場(chǎng)的溫度分布曲線和ECBC、ECBF復(fù)合板內(nèi)的熱應(yīng)力影響顯著。M=1時(shí)曲線最為理想，不像M=0.1和M=10時(shí)那樣出現(xiàn)明顯的轉(zhuǎn)折點(diǎn)和起伏。
　　(c)FGM層的孔隙率對(duì)變、常物性加熱穩(wěn)態(tài)溫度場(chǎng)的溫度分布曲線和ECBC、ECBF復(fù)合板的熱應(yīng)力影響顯著。
　　(d)有無(wú) FGM層對(duì)變、常物性加熱穩(wěn)態(tài)溫度場(chǎng)的溫度分布曲線和ECBC、ECBF復(fù)合板的熱應(yīng)力影響顯著。很明顯，有FGM層的情況大大優(yōu)于無(wú)FGM層的情況。