六参数一般弹性约束FGM夹层梁的自由振动和屈曲特性

应用微分求积法(DQM)数值研究了六参数一般弹性约束边界下Winkler-Pasternak弹性地基上功能梯度材料(FGM)夹层梁的自由振动和屈曲特性。考虑夹层梁由3层组成,中间芯层分别为陶瓷单相(硬芯)、陶瓷-金属复合(FGM芯)、金属单相(软芯)材料这三类夹芯,采用Voigt混合幂率模型来表征FGM层的材料属性沿梁厚的梯度连续变化,梁两端的一般弹性约束边界由3组线性弹簧模拟。基于Timoshenko梁理论,在Hamilton体系下统一建立该系统静动态力学分析模型的控制方程并导出边界条件。通过编写DQM计算程序获得FGM夹层梁的自由振动响应,基于屈曲和振动这两种静动态力学行为之间的二元耦联性解耦求解临界屈曲载荷。通过算例主要探究了梁边界弹簧刚度、层厚比、夹芯类型、材料组分梯度指标、跨高比、弹性地基刚度等因素对FGM夹层梁自由振动和屈曲特性的影响。结果表明:该文分析方法行之有效,数值结果可靠精确;静力屈曲解耦求解过程极大简化;与各种典型边界梁相比,该六参数力学模型具有明显的普适优越性。

横向非均匀温度场作用的FGM夹层梁热屈曲分析

基于经典几何非线性梁理论,推导了受横向非均匀升温作用的FGM夹层梁热屈曲控制方程。对于端部夹紧边界条件梁,随着温度升高,梁发生分支屈曲,考虑到分支屈曲临界状态变形较小,将非线性边值问题退化成线性特征值问题,通过求线性特征值问题,得到了有量纲临界屈曲温度差解析解。另外,运用打靶法计算非线性边值问题,得到了热过屈曲平衡路径和平衡构型。利用算例探究层厚比、梯度指数、温度场级数项数目对FGM夹层梁热过屈曲平衡路径和平衡构型的影响。结果表明:当梯度层相对厚度和梯度指数增加时,FGM夹层梁临界屈曲温度差均增加。

种子液传代次数对益生菌FGM株发酵黄芪转化多糖的影响

益生菌FGM株发酵黄芪后,产物粗多糖得率显著提高。为进一步提高FGM株发酵黄芪转化多糖的稳定性,本试验将连续传代的FGM株种子液接种黄芪进行液体发酵,采用细菌平板计数法和苯酚—硫酸法分别测定发酵前、后的细菌总数和发酵后黄芪多糖的含量,并对结果进行了统计学分析。结果表明菌种在多次连续传代后会产生菌种退化现象,发酵产物中多糖含量与种子液细菌总数呈极显著相关(P=0.007),其中第4代种子液发酵黄芪转化多糖的性能最高。

均布荷载下抛物线形FGM冻结壁弹塑性解

通过求解弹性状态下材料性质呈抛物线变化的FGM厚壁圆筒受均布荷载的解析解,并结合摩尔-库伦强度准则对冻结壁塑性状态下的应力分布进行了分析。将所得结果与均质冻结壁进行比较,总结出该类FGM冻结壁的受力特性。最后提出对冻结壁设计施工的建议。

FGM圆环板面内自由振动的DQM求解

基于二维线弹性理论,假定材料物性沿圆环板的径向按照幂律梯度分布,建立了FGM薄圆环板面内自由振动的运动微分方程,采用微分求积法数值研究了FGM圆环板面内自由振动的量纲一频率特性,并与各向同性材料圆环板面内自由振动的量纲一频率进行了比较,说明本文的分析方法有效.结果表明,不同边界条件,FGM梯度指标以及FGM圆环板内、外半径比对量纲一频率均有影响,其计算结果和分析方法可供设计参考.

自蔓延预热粉体爆炸固结Mo/Cu FGM

采用新型水介质双向爆炸固结装置,结合自蔓延预热粉体技术制备了Mo/Cu功能梯度材料(FGM).观测了Mo/Cu FGM的显微结构,分析了爆炸固结机制.所制备样品的相对密度从Mo层的94.2%到Cu层的98.4%,呈现良好的梯度变化,样品整体相对密度达95.5%.Mo/Cu FGM电导率为国际退火铜标准(IACS)的27%.第3层、第4层的热导率分别为204.76和249.71 W.m-1.K-1.Mo/Cu FGM第1层与第2层的剪切强度为214.8 MPa.

基于FGM和附加输运方程的NO数值模拟方法研究

为研究污染物NO的数值计算方法,对Sandia Flame D火焰的燃烧流场和NO排放进行了数值模拟研究。采用Realizableκ-ε模型捕捉湍流特征,分别采用绝热和非绝热FGM(Flamelet Generated Manifold)模型模拟热力化学特性,辐射模型采用光学薄模型(OTM)。由于NO的生成过程是慢反应过程,FGM模型的控制变量的时间尺度没有包含NO的时间尺度,因此通过求解NO的输运方程进行NO预测,其化学反应源项由FGM数据库直接插值得到。模拟结果与试验进行对比表明:FGM模型能够很好地捕捉燃烧流场的热力化学特征,但在上游富油区会过高地预测CO;辐射对温度、NO及其化学反应源项分布有非常强的影响,但对H_2O,CO_2,CO的影响较小;采用求解NO输运方程的NO质量分数模拟精度明显高于直接由FGM数据库插值得到的NO质量分数,而且非绝热FGM模型得到的NO质量分数的模拟精度明显高于绝热FGM模型的,为精确模拟NO需要考虑NO的动力学特性和辐射效应。

FGM中厚圆板轴对称自由振动的打靶法求解

研究了由陶瓷和金属两种材料组成的功能梯度材料(FGM)中厚圆板的自由振动问题。基于考虑横向剪切变形中厚板的几何方程、物理方程及平衡方程,建立了以中面转角和横向位移为基本未知量的功能梯度中厚圆板轴对称自由振动问题的控制方程;假定功能梯度中厚圆板的材料性质方向按照幂函数连续变化规律;采用打靶法数值求解所得非线性两点边值问题出,获得了多种边界下功能梯度中厚圆板的无量纲自然频率以及振动模态。讨论了材料梯度指数、板的厚度以及边界条件对自然频率的影响。

温度影响下FGM圆环板的面内自由振动分析

基于二维弹性理论和Hamilton原理,假设材料物理性质随温度变化且沿圆环板径向按照幂律梯度分布,导出了温度影响下FGM薄圆环板面内自由振动的运动微分方程。用微分求积法(DQM)计算了温度影响下FGM圆环板面内自由振动的无量纲频率,并与各向同性材料圆环板面内自由振动的无量纲频率进行了比较,说明该分析方法的有效性。同时考虑了沿圆环板径向均匀升温和非均匀升温两种情况下,几何参数、材料性质和温度变化对面内自由振动频率的影响。

双参数弹性地基上FGM梁的自由振动分析

基于二维弹性理论,研究双参数弹性地基上功能梯度材料梁的自由振动问题.考虑材料属性沿厚度方向呈梯度变化,获得双参数弹性地基上功能梯度材料梁的自由振动控制微分方程,然后运用微分求积法(DQM)数值求解梁在两端简支边界条件下自由振动的无量纲固有频率,并将得到结果与现有的文献作了比较,证明微分求积法对求解该问题的有效性.考虑不同参数变化对于梁自由振动频率的影响.结果表明,材料梯度指数和地基模量参数对功能梯度材料梁的无量纲自振频率均有影响.

热环境下弹性边界约束FGM圆环板面内振动特性分析

采用一种改进傅立叶级数方法建立了热环境下弹性边界约束FGM圆环薄板面内振动特性分析模型。基于平面弹性理论应力-应变关系推导了热环境下FGM圆环板面内振动能量原理方程,其中,弹性边界条件通过边界弹簧沿边界分布进行模拟,任意边界条件可以相应设置刚度系数获得。为了改善面内耦合位移场函数在径向边界处连续微分特性,圆环板面内位移径向分量构造为标准傅里叶级数与边界光滑多项式的叠加形式。结合RayleighRitz步骤,热环境下弹性边界约束FGM圆环板结构模态信息可以通过求解一个标准特征值问题而全部得到。随后,通过给出相关数值算例对所建立模型进行了验证,并分析了复杂边界约束情况下圆环板结构面内振动特性的影响。在此基础上,继续探讨并研究了热环境条件、功能梯度材料指数、弹性边界约束刚度等重要参数对FGM圆环薄板面内振动特性的影响规律,为人们全面理解此类复杂结构动力学特性提供了有效的模型基础和分析手段。

HA／316L粉非对称生物FGM的微观组织与增韧机制

采用热压工艺制备了HA/316L粉非对称生物功能梯度材料(FGM)。HA/316L粉非对称生物FGM在宏观上呈现明显的梯度,微观上则表现出成分连续变化,且各成分分布均匀、弥散。在各梯度层内部及界面都没有裂纹及大孔洞出现,界面结合紧密。随着316L粉的含量增加,韧窝的数量逐渐增加,韧窝形貌由浅变深,边缘由尖锐逐渐变得圆滑,表明材料由脆性断裂向韧性断裂转化。纯HA梯度层为典型的脆性断裂,HA80/316L和HA60/316L梯度层表现为典型的晶间断裂,HA40/316L和HA20/316L梯度层断裂性质为晶间断裂中掺杂有韧性断裂,而316L梯度层则表现为典型的韧性断裂。316L粉的加入改变了HA/316L粉生物FGM各梯度层的断裂方式,从而提高了材料的力学性能。从整体上而言,HA/316L粉生物FGM主要增韧机制包括层间裂纹偏转增韧与裂纹偏转增韧。

四边弹性约束FGM矩形板面内自由振动的DQM求解

假设矩形板为正交各向异性,材料的物性沿矩形板的宽度方向按幂律连续分布,基于二维线弹性理论,建立了四边弹性约束功能梯度材料(Functionally Graded Material,FGM)矩形板面内自由振动的控制偏微分方程。控制方程为复杂耦合的变系数偏微分方程,采用微分求积法(Differential Quadrature Method,DQM)数值研究了四边弹性约束FGM矩形板面内自由振动的无量纲频率特性。通过设置弹性刚度系数为0或∞,梯度指数为0,问题退化为各种典型边界下矩形板的面内自由振动,与已有的各向同性矩形板自振频率结果进行比较,结果表明分析求解方法行之有效。最后考虑了FGM矩形板边界条件、长宽比、梯度指数及刚度系数对自振频率的影响。

基于物理中面FGM简支梁的弯曲行为

基于一阶非线性梁理论,利用物理中面概念导出了FGM梁的基本方程,分析了热载荷作用下简支FGM梁的弯曲行为。当坐标面置于功能梯度材料(FGM)梁的物理中面上时,其本构方程中,面内力与弯矩并不耦合,使得问题的控制方程以及边界条件得以简化。分析中假设功能梯度材料性质只沿梁厚度方向、并按成分含量的幂指数形式变化;利用打靶法数值地求解了所得方程。数值结果表明:热载荷作用下,夹紧FGM梁发生过屈曲变形,而简支梁则发生较为复杂的热弯曲变形;在同一热载荷作用下,简支FGM梁将会产生三种构形问题;剪切变形对夹紧FGM梁的热变形影响比简支梁更明显。

一类新型广义FGM Copula的相关性及其应用

本文研究了形如Cθ(u,v)=uv+θuavb(1—um)c(1—vn)d的一类新型广义FGM Copula的相关性.求解了其和谐性度量Kendall相关系数τ和Spearman相关系数ρ,论证了和谐性度量相比于线性相关系数的优越性.以泥石流地貌要素之沟床比降和流域高差为例,计算了这两个地貌要素的线性相关系数r、和谐型度量τ和ρ,说明两个和谐性度量τ和ρ之间的关系(3τ≈2ρ)适合用此新型广义FGM Copula描述.进一步对其中的6个参数a,b,c,d,m,n在各种不同取值下的τ和ρ的取值范围进行讨论,从而确定出一个具体的广义FGM Copula,它能够较好地拟合沟床比降和流域高差的相关结构.

来源于益生菌FGM的aga2基因在黄芪发酵过程中的表达

通过对益生菌FGM所产α-半乳糖苷酶aga2基因在黄芪发酵不同阶段的表达水平分析,为α-半乳糖苷酶在黄芪发酵过程中的作用及其益生机制探究提供依据。绘制益生菌FGM在黄芪发酵过程中的生长及发酵液pH变化曲线,同源序列法克隆aga2基因,运用SYBR Green I实时荧光定量PCR技术检测aga2基因在黄芪发酵不同阶段表达水平。结果表明,在发酵6h内FGM菌株处于对数生长期,大量产酸使pH由初始7.2迅速下降到5.3;12h后细菌进入稳定期,pH下降到4.5;48h至发酵结束pH稳定在4.0左右。成功克隆到一段648bp的aga2基因片段(GenBank登录号KC202825),序列相似性最高达98%。发酵24h内aga2基因表达逐渐上调并达到最高;36h表达水平下降明显,仅是初始发酵水平的1.28倍,之后至60h又呈上升趋势。上述结果提示,益生菌FGM在黄芪发酵中可产生α-半乳糖苷酶以分解黄芪粉中的抗营养因子α-半乳糖苷类,其分解产物半乳糖通过Leloir途径中间产物UDP-半乳糖可能间接参与胞外多糖合成,为黄芪发酵产物中多糖得率增加起了一定作用。

基于物理中面FGM板屈曲的有限元分析

基于物理中面的概念,根据最小势能原理推导了功能梯度材料FGM薄板屈曲的有限元控制方程,求得临界荷载的有限元解。利用FGM板的屈曲方程与参考均匀板的屈曲方程之间的相似性,建立了FGM板的临界荷载与参考均匀板的临界荷载之间的相似转换关系式,从而将FGM板临界荷载的计算转变为参考均匀板的临界荷载和材料不均匀系数的计算,极大地提高了计算效率,为FGM的推广起积极的推动作用。通过数值算例,将由有限元法和转换关系式得到的临界荷载进行了比较,并讨论了边界条件、荷载工况、材料组成和几何尺寸等对FGM板临界荷载的影响。

对流换热边界下2D-FGM板稳态温度场精确解

为研究热传导问题的精确解,假设材料的热导率和对流换热系数按相同型指数函数规律分布,基于二维固体导热微分方程,采用分离变量法,给出了2D功能梯度材料(functionally graded material,FGM)板在对流换热边界条件下稳态温度场的精确解,并用有限元法对其结果进行了验证.具体算例分析表明:通过改变热导率梯度变化参数、流体介质温度、对流换热系数和结构几何尺寸可以优化2D-FGM板的温度场分布.所求得的精确解可作为其他关于FGM板温度场分布近似解的参考标准.

ZrO_2/Ni FGM中微观残余热应力分析

陶瓷-金属FGM成分沿厚度方向变化,微观残余热应力分析对确定FGM材料体系极为重要。按球对称模型采用弹性理论进行分析,确定了微观残余热应力与陶瓷和金属相的弹性性能、在FGM中的位置的关系。结果表明,微观应力具有短程分布特点,并且在同一梯度层内最大微观应力处于相界面处。同时,通过对ZrO2/NiFGM制备过程中的陶瓷-金属界面应力的分析表明,FGM制备过程中可能在基体中产生大量微裂纹。

FGM环扇形板的面内自由振动分析

假定功能梯度材料(FGM)的物性参数沿环扇形板径向按照幂律梯度变化,基于平面线弹性理论,建立了FGM环扇形板面内自由振动的运动控制微分方程。采用二维微分求积法(DQM)对FGM环扇形板面内自由振动的无量纲运动控制微分方程进行离散,数值求解了不同边界条件下FGM环扇形板面内自由振动的无量纲固有频率,同时也给出了FGM环扇形板扇形角为!/4时有限元商用软件ANSYS的部分计算结果,验证了本文方法的正确性。结果表明,在相应边界条件下,FGM环扇形板的梯度指标、内外半径比以及扇形角对无量纲固有频率均有影响,其计算结果和分析方法可供设计和研究参考。