导读:本文包含了功能梯度复合材料论文开题报告文献综述、选题提纲参考文献及外文文献翻译，主要关键词:梯度,功能,复合材料,石墨,材料,碳纳米管,水泥。
功能梯度复合材料论文文献综述
郑光明[1]（2019）在《原位自生TiC_x-Ni_3(Al,Ti)/Ni功能梯度复合材料的制备及性能研究》一文中研究指出金属基功能梯度复合材料因其能够充分发挥复合材料的高韧性、高强度、高硬度以及很好的缓和热应力等优良特性引起了人们的广泛关注。本论文基于提升航天飞行器关键热端部位的性能与使用寿命的迫切需要,以Ni粉和Ti3AlC2粉为原材料,通过热压烧结技术原位反应制备了 TiCx-Ni3(Al,Ti)/Ni功能梯度复合材料。通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析(EDS)技术手段对TiCx-Ni3(Al,Ti)/Ni功能梯度复合材料进行表征,分析了其物相组成和微观组织结构随Ti3AlC2体积分数的变化关系。研究了梯度复合材料的力学性能和抗热震性能,并探讨了梯度结构和Ti3AlC2含量对梯度复合材料性能的影响,最后总结了梯度复合材料的反应过程以及微观组织结构与性能的关系。研究结果表明:(1)在以Ti3AlC2粉、Ni粉为原料,1200℃、17MPa保温保压60 min的条件下,采用原位热压烧结工艺能够成功制备出层间过渡均匀、外硬内韧的TiCx-Ni3(Al,Ti)/Ni基功能梯度复合材料。(2)高温下Ti3AlC2分解形成TiCx,Al原子和少部分Ti原子从Ti3AlC2中脱离,并与Ni基体发生反应形成γ'-Ni3(Al,Ti)。部分亚微米级陶瓷颗粒TiCx和Ni3(Al,Ti)颗粒均匀分布在Ni基体中,还有一些TiCx保持原始的Ti3AlC2片层形貌。当Ti3AlC2体积含量逐渐增加,生成的TiCx和Ni3(Al,Ti)越来越多,分布越来越均匀。(3)制备的TiCx-Ni3(Al,Ti)/Ni功能梯度复合材料力学性能优异,弯曲强度和维氏硬度均随Ti3AlC2体积含量的增多而逐渐增大。其整体断裂韧性和抗弯强度分别为 21.09 MPa·m1/2 和 1329±34 MPa。从 10Ti3AlC2/Ni 层到 60Ti3AlC2/Ni层,硬度值逐渐增大,最大可达7.12 GPa,两层界面过渡区硬度呈连续变化状态,无台阶式突变。并且其过渡层具有优异的剪切强度,最大剪切强度值为590.14 MPa。(4)制备的TiCx-Ni3(Al,Ti)/Ni功能梯度复合材料具有优异的抗热震性能。当热震温度低于1000℃C时,热震10次后,弯曲性能未出现明显下降。而热震温度为1200℃时随热震次数的增加其弯曲性能下降明显,由热震前的1329 MPa下降到843 MPa。这主要是由于在热震过程中热震温度的升高使梯度复合材料内部产生了更多的热应力(5)热震后过渡层未出现层间断裂现象,每层复合材料未出大的裂纹。这主要是由于设计的梯度结构,使梯度材料内部成分呈梯度变化缓解了部分热应力。提高热震温度增加热震次数,产生的热应力增多开始出现孔洞和缺陷。(本文来源于《北京交通大学》期刊2019-06-03）
庞有卿,王爱文,郝育新[2]（2018）在《功能梯度石墨稀增强复合材料截顶圆锥壳的非线性动力学分析》一文中研究指出功能梯度石墨烯增强复合材料是一种新一代的先进复合材料。在这种材料中,由若干层石墨烯片迭加而成的石墨烯小块作为增强体随机地撒在基体中,在厚度方向上按照某种规律逐层呈梯度或均匀排布。本文基于一阶剪切变形壳理论,对简支边界条件下受横向激励和面内激励联合作用下的功能梯度石墨烯增强复合材料截顶圆锥壳的非线性动力学行为进行分析。利用修正的Halpin-Tsai模型估计复合材料的等效杨氏模量。基于Hamilton原理构建数学模型,并利用伽辽金法和四阶龙格库塔法对模型进行数值求解。讨论了不同的参数,如:总层数、半顶角、石墨稀小块质量分数和长厚比对功能梯度石墨稀增强复合材料截顶圆锥壳非线性动力学行为的影响。(本文来源于《2018年全国固体力学学术会议摘要集（下）》期刊2018-11-23）
杨智诚,黄永辉,吴迪[3]（2018）在《功能梯度多层石墨烯增强纳米复合材料圆弧拱的参数失稳分析》一文中研究指出针对功能梯度多层石墨烯增强纳米复合材料(functionally graded multilayer graphene nanoplatelets reinforced composite,FG-GPLRC)圆弧拱的参数失稳问题,基于Halpin-Tsai的复合材料微观力学模型和有限单元法理论建立了FG-GPLRC圆弧拱在拱顶作用周期荷载的运动控制方程,并转化为含阻尼项的Mathieu-Hill方程。利用Bolotin方法求解Mathieu-Hill方程获得FG-GPLRC圆弧拱的主动力不稳定区域,并分别研究了石墨烯纳米片(graphene nanoplatelets,GPLs)的分布类型、质量分数、几何形状对FG-GPLRC圆弧拱动力不稳定性的影响。数值结果表明,GPLs沿拱截面厚度方向的顶层和底层分布较多时能够明显减小FG-GPLRC圆弧拱的面内不稳定区域,提高其结构稳定性。当GPL的高宽比大于4和宽厚比大于103时,GPL的几何形状对FG-GPLRC圆弧拱的动力稳定性影响不再明显,且随着结构阻尼系数的增大,FG-GPLRC圆弧拱发生参数失稳的临界荷载也增大,从而降低了结构发生动力失稳的概率。(本文来源于《科学技术与工程》期刊2018年25期）
薛婷,秦现生,张顺琦,李鹏程,张书扬[4]（2018）在《碳纳米管增强功能梯度复合材料薄板建模与分析》一文中研究指出碳纳米管(Carbon Nanotube,CNT)增强功能梯度薄板的超高弹性模量、低密度及纤维结构等特点,使其具有广泛的应用前景,但是材料组成结构的复杂性给建模带来了难处。基于Reissner-Mindlin假设,建立碳纳米管增强功能梯度复合材料薄板结构的线性有限元模型,分别分析CNT增强体的分布形式、体积率、边界条件及结构的几何尺寸等因素对该功能梯度复合材料薄板结构性能的影响。通过四边简支及均匀面载荷下的板结构响应数据验证了所建模型的准确性。利用所建模型对CNT增强功能梯度薄板结构进行了几何线性的计算与仿真。研究表明:随着CNT增强体体积率的增加,FGM薄板的形变量减小;X型分布的功能梯度板的形变量最小,O型分布的薄板形变量最大,均一及V型分布产生的形变量大小介于两者之间;当薄板宽厚比小于50时,FGM板变形量趋于稳定且较小。(本文来源于《机械工程学报》期刊2018年16期）
贺丹,门亮[5]（2018）在《碳纳米管增强型复合材料功能梯度板的自由振动模型与尺度效应》一文中研究指出基于一种新的各向异性修正偶应力理论,建立了碳纳米管增强复合材料功能梯度板的自由振动模型。该模型能够描述尺度效应,且仅包含一个尺度参数。基于一阶剪切变形理论和哈密顿原理推演了板的运动微分方程,并以四边简支板为例给出了自振频率的解析解。讨论了板的几何尺寸、碳纳米管体分比含量和分布方式等因素对板的自振频率的影响。结果表明,本文模型所预测的板的自振基频总是高于经典弹性理论的Mindlin板模型的预测结果,两者间的差异在板的几何尺寸接近尺度参数的值时非常明显,且会随着板的几何尺寸的增大而逐渐消失。(本文来源于《计算力学学报》期刊2018年03期）
陈鸿燕[6]（2018）在《功能梯度石墨烯增强复合材料扁壳的力学行为研究》一文中研究指出自然界中存在着大量的石墨烯及其衍生物,它们拥有优良的机械,电学和热学性能。研究表明,将少量的石墨烯作为复合材料的增强体,与传统碳纤维材料相比,更能显着地提高复合材料系统结构的刚度和强度。将由多层石墨烯片迭成的石墨烯小块作为增强体随机或均匀地散布在基体材料中,石墨烯含量沿厚度方向呈梯度或均匀分布形成的一种新型复合材料,功能梯度石墨烯增强复合材料,是目前研究的热点。为其与不同结构结合在工程中能得到更好的应用,对其力学行为进行研究是十分必要的。本文基于高阶剪切变形理论(The higher order shear deformation theory)和冯卡门(von-Karman)应变位移关系研究了功能梯度石墨烯增强复合材料扁壳在不同石墨烯小块分布模式下的多种力学行为。利用修正的Halpin-Tsai模型估计复合材料的等效杨氏模量,利用混合准则计算复合材料的等效泊松比和密度,基于哈密顿原理(Hamilton)得到简支条件下该扁壳的动力学方程,从以下4个方面进行研究:(1)研究了功能梯度石墨烯增强复合材料扁壳的自由振动行为和静态弯曲变形。利用Navier法,数值计算得到结构自由振动的固有频率和静态弯曲中心变形位移,所得数值结果与已有文献及ANSYS有限元计算所得结果均一致,证明了本文理论及方法的正确性和精确性。此外,还对石墨烯小块的分布模式、重量分数、分层数、几何尺寸等参数对系统力学行为的影响进行了讨论。(2)研究了功能梯度石墨烯增强复合材料扁壳在横向及面内激励联合作用下的非线性动力学行为。运用伽辽金(Galerkin)法将运动控制偏微分方程转化为二阶非线性常微分方程,并在此基础上运用四阶龙格库塔法计算其数值结果,获得在不同石墨烯小块重量分数、分布模式和几何尺寸下系统的分岔图、最大李雅普诺夫指数图、波形图、二维及叁维相位图,并对其周期混沌及分岔行为进行了分析。(3)研究了功能梯度石墨烯增强复合材料扁壳在空气爆炸载荷作用下的非线性瞬态行为。基于Galerkin法将得到的控制方程转化为一组二阶常微分方程,用欧拉隐式差分和牛顿迭代法进行数值求解,基于得到的数值结果分析了石墨烯小块及爆炸载荷相关参数对结构非线性瞬态动力学响应的影响。(4)研究了带曲率修正项的气动力下功能梯度石墨烯增强复合材料扁球壳的颤振特性。基于伽辽金法获得截断的六阶颤振方程,通过系统的特征值响应曲线和四阶龙格库塔法得到的数值结果分析不同石墨烯小块的质量分数、分布模式下的颤振特性。(本文来源于《北京信息科技大学》期刊2018-04-05）
曾煌棚[7]（2017）在《基于无网格kp-Ritz法的功能梯度复合材料层合板振动与屈曲分析》一文中研究指出功能梯度复合材料是一种结构组成沿厚度方向阶梯性变化的材料,因此材料的不同部位具有不同的使用性能,使其更加适应材料的工作环境。功能梯度复合材料结构、性能的可控性以及较高的机械强度、抗热冲击、耐高温性能决定了其有广泛的应用领域和良好的应用前景。本文采用了无网格kp-Ritz法进行了功能梯度复合材料的力学分析。基于再生核质点法,构建形函数。为了使形函数满足Kronecker delta属性,我们采用完全变换法来施加边界条件。本文的研究主要分为两部分:1.包含碳纳米管增强功能梯度(CNTR-FG)层和纤维增强复合材料(FRC)层的混合层合板的振动分析;2.功能梯度石墨烯增强复合材料(GRC-FG)层合板的屈曲分析;具体工作概括如下:(1)研究了包含CNTR-FG层和FRC层的混合层合板在瞬时动载荷作用下的振动特性。通过MATLAB软件编程计算得出各种条件下混合层合板受载荷作用下的横向位移。并分析了碳纳米管的体积分数、层合板宽高比、层合板长宽比、碳纳米管分布形式和边界条件对层合板振动行为的影响。(2)考虑到边界温度的影响,研究功能梯度石墨烯增强复合材料层合板在不同类型轴向压缩情况下的屈曲行为。通过MATLAB软件编程计算得出各种条件下层合板在不同轴向压缩情况下的屈曲载荷因子。并分析了边界温度、石墨烯分布形式、层合板长宽比、宽高比、层数和边界条件对层合板屈曲行为的影响。(本文来源于《南京理工大学》期刊2017-12-01）
张敏敏[8]（2017）在《W-Cu功能梯度复合材料设计及电火花沉积法制备》一文中研究指出W-Cu功能梯度材料因具有高熔点、.高的溅射阈值及抗热震性等综合性能,而在航空航天、军事装备及核反应堆等领域得以广泛应用。然而当前W-Cu功能梯度材料制造工艺复杂,造价成本高,不利于大规模应用。因此实现梯度材料制备工艺技术的简单化、便捷化及成本的低廉化意义深远。基于此,本文首先采用ANSYS有限元软件分析了层厚及成分对W-Cu梯度功能材料制备过程温度场及应力场的影响。其次采用Material Studio软件从晶体学角度对W-Cu界面结合情况进行了计算。最后在前期理论分析基础上,进行了 W-Cu功能梯度材料的设计及电火花沉积法制备与评价。温度场及应力场模拟结果表明:随着设计层数的增加,沉积层中部截面Y方向的温度梯度变大,热影响区域变窄,对沉积层与基体界面中点应力分析发现,该点应力由单层时的拉应力变为4层时的压应力;随着单层厚度的增加,温度梯度更加均匀。低温区扩大,压应力大小及区域显着增加,当单层厚度为0.3mm时沉积层与基体界面中点处压应力可达315MPa。由模拟结果可知,在实际制备W-Cu梯度合金时,需要重点考虑梯度设计层数及单层厚度等因素以模拟结果为参考,对沉积过程中焊枪位姿、电极直径与涂层质量的关系进行分析,对采用电火花沉积法制备的W-Cu功能梯度材料进行评价,结果表明:采用3mm电极直径及45°焊枪角度时表面形貌较优,多道覆盖沉积可改善单次沉积时的粗糙形貌;随着成分设计梯度及单层设计厚度的增加,梯度材料沿厚度方向的组织、成分及性能梯度特征越明显。当单层厚度设计为0.3mm时,沿厚度方向元素分布及组织性能实现了梯度过渡;采用此种工艺制备的梯度功能材料内部存在一定量的孔洞及W-Cu偏析情况。W-Cu界面匹配性及结合性能分析表明:W-Cu直接结合时成键困难,结合性差,黏着功仅为0.73J/m2。本研究在计算及实验研究基础上,采用电火花沉积方法制备了 W-Cu梯度材料,为实现梯度材料设计及制备提供了相关理论支撑及新的工艺方法。(本文来源于《西南交通大学》期刊2017-05-01）
肖丽娜[9]（2017）在《功能梯度碳纳米管增强复合材料板的弹性动力学分析与仿真》一文中研究指出因为人类社会发展的需要,对陆地资源的不断开发使得资源出现短缺等现象,随着科技的进步,人类逐渐将探索资源的目光转移到海洋,渐渐对于海洋的开发力度也在不断增大着,而我们知道深海载人潜水器是人类进行海洋探索的重要工具,并且它在海洋开发过程中的地位不可替代。就在深海潜水器一次又一次在挑战着极限,不断创造着“中国深度”的同时,深海载人潜水器结构中,除了耐压壳外还有一种非耐压壳结构的存在,那就是轻外壳,而在对它进行实验前布放以及实验结束进行回收的过程中很容易处于危险受力的状态,以及在水面上承受海浪拍击力作用,甚至是在操作不适当及恶劣海况下,也有可能会有与母船产生碰撞的情况出现,因此要求轻外壳能够抵抗一定强度的撞击。作为轻外壳的一般制作材料玻璃钢,它的构成是由合成树脂作为基体材料,玻璃纤维或者是它的成品作为增强材料的一种复合材料。但由于其较低的弹性模量使得在受到很大外力负载时材料结构刚性不足,容易变形或者断裂,其较低的层间剪切强度则容易使得材料的层间遭到破坏,这都将是影响深海载人潜水器下潜深度以及安全性能的重要因素。碳纳米材料作为一种新型材料,其中碳纳米管在物理以及化学方面的性能优势,一向被认为是复合材料的理想增强材料。因此将碳纳米管作为增强材料加入玻璃钢制作的轻外壳基体材料中可融合得很好。而作为碳纳米管力学性能的重要参数,杨氏弹性模量为0.15-4.84TPa,层间剪切强度高达500MPa,依据以上这些碳纳米管的特性,可知其具有优异的物理方面和化学与电化学方面的性能,因此被认为是复合材料的理想增强相。由于功能梯度材料的功能优异以及设计思想新颖,增强效果可以最大限度地体现出来。碳纳米管在功能梯度复合材料中的分布主要分为均匀分布UD,叁种功能梯度分布O型FG-O,V型FG-V以及X型FG-X,本文中主要针对叁种分布UD,FG-O,FG-X进行研究。无网格法的问题域由一系列任意分布的节点来代替,不需要单元或者网格来进行场变量插值,也不需要描述节点之间的关系,计算量小,边界条件处理简单。形成无网格法逼近函数的方法有很多,其中移动最小二乘法已经广泛应用。由于移动最小二乘法的局限性,因此本文中主要利用IMLS-Ritz法来构造试函数,计算精确性更高,稳定性也更好。使用Newmark-β方法进行动态问题的数值时间积分。为了验证本文中采用近似方法的精确性和稳定性,仿真实验首先对加入碳纳米管前后板刚性变化进行对比,利用各向同性方板不同布点数以及不同的缩放因子来验证收敛性,并且将该方法近似结果与他人研究结果进行对比分析,误差在一定范围内,则该方法精确性和稳定性良好。本文重点研究碳纳米管增强玻璃钢材料板在受到外力突发动态负载的情况下随时间变化的中心点位移动力响应情况。基于一阶剪切变形理论(FSDT),将无网格改进的移动最小二乘(IMLS)方法扩展到本文研究的数值模拟。文章主要采用IMLS-Ritz法来构造试函数,另外为了更加直观地验证加入碳纳米管后对刚度的影响,对加入碳纳米管前后的材料进行了动力响应行为研究。对任意四边形以及四种正多边形碳纳米管增强复合材料不同体积分数,不同碳纳米管分布,不同的形状,不同的板宽厚比以及不同的边界条件等进行弹性动力学分析。(本文来源于《上海海洋大学》期刊2017-04-05）
王会芳[10]（2017）在《功能梯度水泥基复合材料制备及抗多次侵彻性能研究》一文中研究指出高新技术武器层出不穷,对防护工程提出了严峻挑战。为了抵御精确制导武器的重复侵彻破坏,需要提高防护材料和结构抗多次打击的能力。功能梯度水泥基复合材料由于具有优异的抗侵彻爆炸性能,在防护工程领域发挥着越来越重要的作用。本文讨论了钢纤维和高强粗骨料对超高性能水泥基复合材料静态力学性能的影响规律,并分析了其增强增韧的微观机理。利用1.5%体积掺量的钢纤维灌注陶瓷球的超高性能水泥基复合材料热水养护的抗压强度达到187.4MPa,抗折强度达到了 13MPa。优选超高性能水泥基复合材料制备出了双层与叁层结构的功能梯度水泥基复合材料靶体,对其进行了二次和叁次重复侵彻试验。双层结构的功能梯度靶体SFG1第1次侵彻深度比C50混凝土靶体减小了 79%,第2次侵彻深度减小了 53%。叁层结构的功能梯度靶体TFG3第1次侵彻深度为61mm,比C50混凝土靶体减小了 65%,且迎弹面破坏面积最小。多次侵彻之后,功能梯度靶体背弹面没有任何的坍塌破坏。深入研究了在侵彻作用下的瞬间破坏过程与机理,对功能梯度水泥基复合材料的在侵彻作用下的动态响应效应进行了理论分析。采用Autodyn有限元软件对含有不同间距陶瓷粗骨料的功能梯度水泥基复合材料靶体的侵彻过程进行了数值模拟,结果表明侵彻深度和开坑直径随着陶瓷粗骨料间距的增加而增加。当陶瓷粗骨料间距为4mm时,利用SPH算法模拟的侵彻深度和开坑直径与实验结果非常接近。通过试验与模拟相结合,揭示了功能梯度水泥基复合材料侵彻破坏全过程与动态响应规律。(本文来源于《南京理工大学》期刊2017-03-01）
功能梯度复合材料论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
功能梯度石墨烯增强复合材料是一种新一代的先进复合材料。在这种材料中,由若干层石墨烯片迭加而成的石墨烯小块作为增强体随机地撒在基体中,在厚度方向上按照某种规律逐层呈梯度或均匀排布。本文基于一阶剪切变形壳理论,对简支边界条件下受横向激励和面内激励联合作用下的功能梯度石墨烯增强复合材料截顶圆锥壳的非线性动力学行为进行分析。利用修正的Halpin-Tsai模型估计复合材料的等效杨氏模量。基于Hamilton原理构建数学模型,并利用伽辽金法和四阶龙格库塔法对模型进行数值求解。讨论了不同的参数,如:总层数、半顶角、石墨稀小块质量分数和长厚比对功能梯度石墨稀增强复合材料截顶圆锥壳非线性动力学行为的影响。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
功能梯度复合材料论文参考文献
[1].郑光明.原位自生TiC_x-Ni_3(Al,Ti)/Ni功能梯度复合材料的制备及性能研究[D].北京交通大学.2019
[2].庞有卿,王爱文,郝育新.功能梯度石墨稀增强复合材料截顶圆锥壳的非线性动力学分析[C].2018年全国固体力学学术会议摘要集（下）.2018
[3].杨智诚,黄永辉,吴迪.功能梯度多层石墨烯增强纳米复合材料圆弧拱的参数失稳分析[J].科学技术与工程.2018
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[5].贺丹,门亮.碳纳米管增强型复合材料功能梯度板的自由振动模型与尺度效应[J].计算力学学报.2018
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[10].王会芳.功能梯度水泥基复合材料制备及抗多次侵彻性能研究[D].南京理工大学.2017
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