温度梯度下功能梯度材料圆柱壳的热屈曲

采用能量法研究了不同温度梯度下功能梯度材料圆柱壳的热屈曲行为.屈曲临界条件由里兹法得到;由于材料属性和温度的耦合效应,临界温升通过迭代算法求得.讨论了两种温度梯度形式以及物性温度相关性对临界温升的影响.数值结果表明:功能梯度材料的组分参数只在一定小范围内对临界温升有显著影响,而结构尺寸参数对其影响较大;在功能梯度材料圆柱壳热屈曲分析中必须考虑物性温度相关性,否则将高估临界温升;若采用抛物型温度场来代替实际的热传导温度场,临界温升在陶瓷含量较多且壳厚较小的情况下,将可能被低估,而在金属含量较多且壳厚较大的情况下,却可能被高估.

功能梯度椭圆柱壳的热力耦合屈曲分析

假设功能梯度材料中陶瓷组分体积分率服从幂率分布,材料属性沿厚度方向连续变化且与温度相关,采用经典的Donnell壳体理论和伽辽金原理研究了功能梯度材料椭圆柱壳的热力耦合屈曲问题.推导了功能梯度椭圆柱壳的屈曲控制方程及屈曲临界温度的解析表达式,分析了均匀分布、线性分布及非线性分布(考虑热传导效应)的温升环境对材料物性的温度相关性的影响,以及屈曲临界温度随截面离心率、材料组分参数的变化规律.结果表明:材料物性温度相关性对屈曲临界温度的影响较大,若将其忽略,可能导致屈曲临界温度被高估15%;在考虑物性温度相关性的情况下,均匀温升作为温度公式的简化,可能导致对真实结构屈曲临界温度的低估;屈曲临界温度随着椭圆截面离心率、径厚比及组分参数的增大而减小.