不同力学边界下梯度功能材料板稳态热应力

用有限元法研究了由ZrO2和Ti-6Al-4V组成的梯度功能材料板的稳态热应力问题,检验了研究方法的正确性,给出了不同力学边界条件下该材料板的稳态热应力场分布。结果表明:无限自由长板内的热应力最小;当无限长板只能伸长、不能弯曲时,板内稳态拉应力最大,比无限自由长板时板内最大拉应力增大6.1倍;当无限长板的伸长、弯曲受限时,板内的压应力最大,比无限自由长板时板内最大压应力增大12.0倍;此外,材料组分形状分布系数M、对流换热系数、环境介质温度和孔隙度的变化对不同力学边界条件下该材料板稳态热应力场的影响显著。此结果为该材料的设计和应用提供了准确的理论计算依据。

ECBC边界下夹FGM金属／陶瓷复合板稳态热应力

采用有限元法研究ECBC边界下中间夹FGM金属/陶瓷复合板的稳态热应力问题,检验了研究方法的正确性,给出了该材料复合板的稳态热应力场分布(Ta=500K,Tb=1800K)。结果表明,FGM层厚度的增加对ECBC复合板的稳态热应力影响不明显。当M=1时,热应力曲线平缓而光滑;当M=0.1和10时,热应力曲线出现明显的转折点;随着FGM层孔隙率的增大,三层板的衔接界面处,热应力变化增大,曲线出现钝角;与金属/陶瓷二层复合板界面处热应力出现突变相比,夹FGM金属/陶瓷复合板的热应力非常缓和。此结果为该复合板的设计和应用提供了准确的理论计算依据。

夹FGM层的金属/陶瓷ECBF复合板稳态热应力

用有限元法和辛普生法研究了ECBF(不能自由伸长但可自由弯曲)力学边界下中间夹FGM层的金属/陶瓷复合板的稳态热应力问题,检验了研究方法的正确性,给出了该材料复合板的稳态热应力场分布(Ta=850K,Tb=1750K).结果表明:FGM层厚度的增加,对ECBF复合板的稳态热应力影响不明显;当功能梯度材料组分的分布系数M=1时,热应力曲线平缓而光滑,当M=0.1和10时,热应力曲线出现明显的转折点和起伏;随着FGM层孔隙率的增大,三层板的衔接界面处,热应力变化增大,曲线出现尖角,并达到峰值,陶瓷侧的最大拉应力增大三倍;与金属/陶瓷二层复合板界面处热应力出现突变相比,夹FGM层的金属/陶瓷复合板的热应力非常缓和.此结果为该复合板的设计和应用提供了准确的理论计算依据.

金属-FGM-陶瓷EFBF复合板稳态热应力

为研究金属-FGM-陶瓷EFBF复合板的稳态热应力,从热传导规律出发,结合热应力计算公式,建立了该复合板稳态热应力的研究模型,用有限元和辛普生法分析了T_a=500K和T_b=1800K时,该复合板的稳态热应力分布并与无梯度两层复合板的结果进行了比较.结果表明:FGM梯度层的厚度、组分和孔隙率对该EFBF复合板的热应力有不同程度的影响,此外,有梯度三层复合板的热应力比较缓和,最大拉应力减小29.18%.此结果为该复合板的设计和应用提供了准确的计算依据.

Nonlinear flutter analysis of stiffened composite panels in super-sonic flow

The flutter instability of stiffened composite panels subjected to aerodynamic forces in the supersonic flow is investigated. Based on Hamilton's principle,the aeroelastic model of the composite panel is established by using the von Karman large deflection plate theory,piston theory aerodynamics and the quasi-steady thermal stress theory. Then,using the finite element method along with Bogner-Fox-Schmit elements and three-dimensional beam elements,the nonlinear equations of motion are derived. The effect of stiffening scheme on the flutter critical dynamic pressure is demonstrated through the numerical example,and the nonlinear flutter characteristics of stiffened composite panels are also analyzed in the time domain. This will lay the foundation for design of panel structures employed in aerospace vehicles.

不同力学边界下变物性梯度功能材料板稳态热应力

用非线性有限元法和辛普生法分析了由ZrO2和Ti-6Al-4V组成的变物性梯度功能材料板在不同力学边界条件下的稳态热应力问题.结果表明:当无限长板只能伸长、不能弯曲时,板内稳态拉应力最大,比无限自由长板时板内最大拉应力增大6.1倍;当无限长板伸长、弯曲受限时,板内的压应力最大,比无限自由长板时板内最大压应力增大14.9倍;考虑变物性的最大拉应力比常物性减小48.9%,最大压应力比常物性减小39.6%;此外,材料组分形状系数M、对流换热系数和孔隙度的变化对不同力学边界条件下该变物性材料板稳态热应力场的影响显著.此结果为该材料的设计和应用提供了准确的理论计算依据.图4,表1,参8.