組分、加熱時間及溫度對2D-FGM板熱應力的影響.pdf

1、耐熱FGM是一種常用于高溫環(huán)境的功能梯度材料，在核反應堆、航空航天、內(nèi)燃機和燃氣機、高溫發(fā)動機等領域均有應用。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構的熱傳導及熱應力問題非常重要。
　　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，采用加權余量法得到變分方程。并且在空間域內(nèi)進行單元離散，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、且以此為基礎得出熱彈性問題的有限元法方程，采用FORTRAN77軟件編寫計算程序。通過數(shù)值計算與分析，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的熱應力的分布規(guī)律以及影響材料熱應力分布的因素。
　　得出以下結論：不論是在單獨上邊界加熱，或是上下邊界同時加熱，甚至是四側邊界都加熱的情況下，整個功能梯度材料板內(nèi)的加熱熱應力均為壓應力。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)。對最小壓應力的影響幾乎都

3、是非常小的，最小壓應力一直維持在-40MPa到-50MPa左右。其中組分mx的變化對最大加熱熱應力的影響幾乎可以忽略不計。對最大加熱熱應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力的影響十分明顯，在上下兩側加熱的情況下對最大加熱熱應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)生的最大熱應力的影響就幾乎可以忽略不計了。