基于热弹性耦合理论的功能梯度材料薄壁旋转碟片力学性能

基于热弹性耦合理论的功能梯度材料薄壁旋转碟片力学性能

论文摘要

基于热弹性耦合理论,对处于热载荷下的Al-Al2O3功能梯度材料(FGM)薄壁旋转碟片进行研究。根据FGM构造理论结合碟片轴对称特性,得到其力学特性全场分布。分别采用函数构造方法和热耦合传导方程推导得到模型所处温度场,并加以分析对比。建立了统一温度场的热耦合本构方程,并根据平面应力情况下热弹性材料力学特性基本原理,拟合确定其物性系数。通过微分求积方法 (DQM)求解不同温度场下不同FGM构造形式模型的位移控制方程。结果表明:常温下,热耦合本构方程可以退化到胡克定律;经典热弹性理论与热弹性耦合理论下的碟片径向位移误差可达41.7%;热弹性耦合理论的结果随温度非线性变化,这种变化趋势也体现在大量科学实验中;碟片外表面温度变化、转速和所处的温度场显著地影响其热弹性场。

论文目录

  • 1 FGM碟片数学模型
  • 2 基本方程
  • 3 FGM热耦合本构方程中物性系数的确定
  •   3.1 当FGM材料构造系数n→∝
  •   3.2 当FGM材料构造系数n=2
  • 4 FGM热弹性场求解
  •   4.1 FGM均匀温度场
  •   4.2 FGM稳态温度场
  • 5 结果分析
  •   5.1 与经典热弹性理论对比
  •   5.2 FGM热弹性耦合理论结果与分析
  • 6 结论
  • 文章来源

    类型: 期刊论文

    作者: 沈景凤,张翠,刘方

    关键词: 功能梯度材料,薄壁旋转碟片,热耦合传导方程,热弹性耦合理论,微分求积方法

    来源: 复合材料学报 2019年04期

    年度: 2019

    分类: 工程科技Ⅰ辑

    专业: 材料科学

    单位: 上海理工大学机械工程学院

    分类号: TB34

    DOI: 10.13801/j.cnki.fhclxb.20180626.003

    页码: 1017-1028

    总页数: 12

    文件大小: 636K

    下载量: 114

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