功能梯度材料是一種新型混合材料,工程實(shí)際中功能梯度材料通常是由陶瓷和金屬兩相材料組成。這種材料沿著厚度方向,它的內(nèi)部組分、結(jié)構(gòu)和功能均按照冪指數(shù)函數(shù)呈梯度連續(xù)變化。該類(lèi)材料沒(méi)有界面和性能的顯著突變,能夠有效緩和應(yīng)力集中現(xiàn)象。FGM材料同時(shí)具備陶瓷和金屬的優(yōu)良性能,所以復(fù)合材料能夠在極其復(fù)雜的環(huán)境下工作,比如抵抗高溫環(huán)境、具備高強(qiáng)度等優(yōu)點(diǎn),這種復(fù)合材料既可以滿(mǎn)足構(gòu)件工作所需的條件又能夠保證工程的安全性。由于具備其良好的綜合性能,目前已被廣泛用來(lái)作為高溫及惡劣環(huán)境下工作的結(jié)構(gòu)構(gòu)件,在航空航天、光電以及核能等實(shí)際工程中備受關(guān)注。梁板結(jié)構(gòu)在保守機(jī)械載荷作用下力學(xué)行為的研究較多,而特殊機(jī)械載荷-非保守載荷作用下的力學(xué)行為也是力學(xué)研究的主要內(nèi)容之一。從目前已有研究發(fā)現(xiàn),非保守系統(tǒng)的研究成果少于保守系統(tǒng)的研究成果。梁板結(jié)構(gòu)受非保守載荷作用下的力學(xué)行為研究考慮熱環(huán)境因素的成果更是少之又少。本文研究了在溫度場(chǎng)中FGM梁和圓板受非保守力作用下的非線性力學(xué)行為。利用能量變分原理,推導(dǎo)了FGM梁和圓板在非保守力作用下的控制方程。采用打靶法在相應(yīng)的邊界條件上,繪制了在均勻以及非均勻升溫場(chǎng)下,FGM梁與圓板結(jié)構(gòu)在... 

【文章來(lái)源】：蘭州理工大學(xué)甘肅省

【文章頁(yè)數(shù)】：62 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

功能梯度材料結(jié)構(gòu)及功能示意圖

碩士學(xué)位論文11考慮由兩種材料組成的功能梯度材料梁，上表面和下表面分別為純陶瓷和純金屬。假設(shè)功能梯度梁上均勻分布著切向載荷q，這種分布載荷可以隨梁的變形而保持與梁軸線始終相切，即隨動(dòng)載荷�？紤]將梁置于升溫場(chǎng)中，高為h、長(zhǎng)度為l以及矩形截面寬度為b。圖2.1受軸向隨動(dòng)分布載荷作用的功能梯度梁力學(xué)模型圖2.2.1FGM梁的物性參數(shù)考慮FGM梁是由陶瓷和金屬?gòu)?fù)合而成，假設(shè)功能梯度材料梁的物性參數(shù)，從梁的上表面陶瓷材料一側(cè)到下表面金屬材料一側(cè)僅沿厚度變化，對(duì)于純陶瓷材料的體積分?jǐn)?shù)服從如下冪指數(shù)函數(shù)變化形式：0.5/pcVzh，(h/2zh/2)（2-1）由于1cmVV，故金屬材料的體積分?jǐn)?shù)分布如下：pcmVhzV)/5.0(1-1，(h/2zh/2)（2-2）-0.5-0.4-0.3-0.2-0.10.00.10.20.30.40.50.00.10.20.30.40.50.60.70.80.91.0Vmz/hp=100p=10p=5p=1p=0.5p=0.3p=0.2p=0.1圖2.2不同梯度金屬材料體積含量的變化規(guī)律其中金屬和陶瓷材料下標(biāo)分別用m和c來(lái)表示，cV和mV分別代表陶瓷和金屬組分體積含量。p代表FGM材料的梯度指數(shù)0p，p取不同的值，表示組分不同成分含量的功能梯度材料梁。顯然，當(dāng)p=0時(shí)FGM材料退化為均勻各向同性2.2力學(xué)模型

溫度場(chǎng)中FGM梁板結(jié)構(gòu)在非保守力作用下的非線性力學(xué)行為分析14011iicmiimKKCipK，cmTTT2.3基本方程2.3.1非線性幾何方程未變形前桿內(nèi)任意一點(diǎn)用K:x,z表示，對(duì)應(yīng)軸線上的點(diǎn)C:x,0，其中x0,l，當(dāng)梁在變形狀態(tài)下，材料點(diǎn)"00K:X,Z，C點(diǎn)的坐標(biāo)變?yōu)?quot;C:X,Z，假設(shè)變形后的中心軸仍在xoz平面內(nèi)。圖2.3橫截面的轉(zhuǎn)動(dòng)由Lagrange描述法得：00Xxu，00ZZw（2-20）Xxu，Zw（2-21）00uux,z，00wwx,z分別為物質(zhì)點(diǎn)K在x和z方向的位移，軸線上的C點(diǎn)在x和z方向的位移分別為0uxux,0和0wxwx,0。由直角坐標(biāo)解析法可得下列關(guān)系式：0ux,zuxzsin（2-22）0wx,zuxzzcos（2-23）式中x為橫截面法線的轉(zhuǎn)角，定義為ssx，由弧微分公式得：2222221dXdZdudwdsdXdZdxdxdxdxdxdx（2-24）軸線伸長(zhǎng)率為：221dudwRdxdx（2-25）由圖2.3可得下列微分關(guān)系：dXcosds，dZsinds（2-26）可得基本方程：

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]功能梯度梁在熱-機(jī)械荷載作用下的幾何非線性分析[J]. 王雪,趙偉東.  應(yīng)用數(shù)學(xué)和力學(xué). 2019(05)
[2]考慮熱對(duì)材料參數(shù)影響的FGM梁熱后屈曲特性研究[J]. 何昊南,于開(kāi)平.  工程力學(xué). 2019(04)
[3]陶瓷基FGM材料線形變厚度圓板的熱后屈曲[J]. 李清祿,段鵬飛,張靖華.  航空材料學(xué)報(bào). 2019(01)
[4]熱處理溫度對(duì)Co-Cr-W合金微觀組織和力學(xué)性能的影響[J]. 崔宇,孫元,侯星宇,張洪宇,荀淑玲,侯桂臣,劉文強(qiáng),周亦胄.  航空材料學(xué)報(bào). 2018(06)
[5]面內(nèi)變剛度功能梯度圓形薄板的軸對(duì)稱(chēng)彎曲[J]. 朱竑禎,王緯波,高存法,殷學(xué)文.  船舶力學(xué). 2018(11)
[6]功能梯度梁純彎曲特性研究[J]. 崔世堂,梁琳琳,李德龍,張科.  應(yīng)用力學(xué)學(xué)報(bào). 2019(01)
[7]軸向功能梯度Timoshenko變截面梁的屈曲分析[J]. 葛仁余,張金輪,牛忠榮,程長(zhǎng)征.  應(yīng)用力學(xué)學(xué)報(bào). 2018(03)
[8]徑向彈性約束下功能梯度圓板的熱過(guò)屈曲[J]. 王茂林,孫云,李世榮.  力學(xué)季刊. 2017(03)
[9]非均勻熱載荷作用下功能梯度梁的非線性靜態(tài)響應(yīng)[J]. 毛麗娟,馬連生.  工程力學(xué). 2017(06)
[10]基于Levinson三階剪切理論的功能梯度軸對(duì)稱(chēng)圓板特征值問(wèn)題求解[J]. 周平,沈紀(jì)蘋(píng),姚林泉,胡統(tǒng)號(hào).  力學(xué)季刊. 2017(02)

博士論文
[1]功能梯度材料梁和圓板在隨動(dòng)載荷作用下的靜動(dòng)態(tài)響應(yīng)[D]. 李清祿.蘭州理工大學(xué) 2012
[2]熱載荷作用下功能梯度材料板殼的靜動(dòng)態(tài)響應(yīng)[D]. 趙永剛.蘭州理工大學(xué) 2007



本文編號(hào)：3047943