功能梯度梁的力學(xué)行為研究.pdf

1、功能梯度材料(Functionally Graded Materials，以下簡稱FGM)是指構(gòu)成材料的要素(組成、結(jié)構(gòu))沿某一方向由一側(cè)向另一側(cè)呈連續(xù)梯度變化，從而使材料性質(zhì)和功能也呈梯度變化的一種新型非均勻復(fù)合材料。FGM以其在空間位置上呈連續(xù)變化的組分體積含量，而使得結(jié)構(gòu)的性質(zhì)在空間位置上也呈連續(xù)變化，從而消除了材料性能的突變，可以較好的避免或降低應(yīng)力集中現(xiàn)象。FGM能夠充分發(fā)揮陶瓷耐高溫、抗腐蝕和金屬強度高、韌性好的特點，還能很

2、好地解決余屬和陶瓷強行匹配而引起的粘結(jié)強度低熱膨脹系數(shù)不協(xié)調(diào)等問題。熱障功能梯度材料在高溫環(huán)境下呈現(xiàn)出優(yōu)良的性能，被認為是可用于未來高速航天器、核工業(yè)以及化學(xué)工業(yè)等領(lǐng)域的一種潛在材料。因此，F(xiàn)GM結(jié)構(gòu)的力學(xué)行為研究，已經(jīng)引起了眾多研究者的興趣。
　　 本文研究了FGM梁的大撓度和小撓度彎曲，以及FGM梁的穩(wěn)定性問題。
　　 (一)功能梯度材料梁的彎曲問題?；谌A剪切變形梁理論建立了FGM梁的運動方程，這些運動方程可以退

3、化為研究彎曲和穩(wěn)定性等問題的靜態(tài)控制方程，還可以退化為一階理論和經(jīng)典理論下的基本方程。采用DQ法的基本思想對所得基本方程(僅在機械載荷作用下)、簡支和固支邊界條件進行離散處理。最后數(shù)值求解了三種理論下FGM梁的大撓度和小撓度彎曲問題，利用所得的數(shù)值結(jié)果考察了材料的梯度性質(zhì)、長細比等因素對梁彎曲的影響，比較了三種理論下相應(yīng)數(shù)值結(jié)果的差異。
　　 (二)功能梯度梁的穩(wěn)定性問題。把所得的FGM梁的屈曲和過屈曲控制方程(僅在熱載荷作用下