热应力缓和型梯度材料的计算机辅助设计系统

基于热弹塑性力学的有关理论，建立了轴对称热应力缓和型连续组分梯度材料(FGM)的分析模型。在此基础上，开发出了基于有限元软件Marc的计算机辅助设计系统FGMMARC。FGMMARC实行参数化建模，自动生成前处理数据文件，然后调用Marc的计算模块进行计算，由计算结果判断是否需要改变参数进行下一轮计算。FGMMARC的作用在于能够通过改变FGM的各项设计参数来实现残余应力和工作应力在FGM中的分布达到最优。还给出了一个设计实例，该实例表明FGMMARC操作简便，设计结果合理可靠。     

基于VC＋＋6．0缓和热应力型FGM空心球体智能化设计

根据梯度功能材料的热应力模型,材料物性参数数据库,通过VC＋＋6．0开发一个缓和热应力型的智能化设计系统,实现缓和热应力型FGM设计的智能化和系统化。     

热应力下功能梯度条共线裂纹断裂问题分析

为了探讨温度变化对含裂纹的功能梯度材料(FGM)的影响,本文研究了含有两个共线裂纹的功能梯度条的I-型热应力断裂问题。对于稳态热应力下的功能梯度条应用分层方法进行分析,使得不同函数形式表示热机械属性变化下的断裂力学问题能够得到解析解。应用Lobatto-Chebyshev数值方法求得两个裂纹裂尖的热应力强度因子(TSIF)。通过一些算例研究材料热力属性、功能梯度条自由表面温度变化及裂纹几何参数变化对TSIF的影响,特别是对两裂纹间交互对热应力强度因子的影响进行了探讨。结果表明:用不同函数形式描述热机械属性对含有两个裂纹的功能梯度条TSIF有显著影响,该结果可为设计极端温度条件下使用的FGM提供参考。     

对称型梯度功能材料的瞬态热应力强度因子

采用摄动法推导出无限大对称型梯度功能材料平板的一维非定常温度场及非定常热应力场的解析表达式。并采用权函数法计算了受热冲击的含双边裂纹的对称型梯度功能材料平板的瞬态热应力强度因子，通过两种Al2O3/TiC系梯度功能陶瓷平板表面冷却条件下的计算实例并与均质陶瓷材料对比，分析了材料的热，物理性能分布规律对瞬态热应力强度因子的影响，并提出高抗热震性梯度功能陶瓷的设计原则。     

ELASTOPLASTIC OPTIMUM DESIGN OF Ni/TiC FUNCTIONAL GRADIENT MATERIAL

The thermal residual stresses developed in a disk-shaped.Ni/TiC functionally gradient material (FGM) during its fabricationare investigated by an elastic-plastic finite element numerical ap-proach.Constitutive relations for the graded Ni-TiC composite interlayers between pure metal Ni and ceramic TiC are estimated by usingan effectiv-medium approach,and effective plastic strain and stressdistributions are computed for simulated cooling from an assumed fab-rication temperature.Analyses are performed for a fixed specimen ge-ometry and the graded region is treated as a series of perfectly bondedequal-thick layers.The restults are compared with those obtained by on-ly considering elastic material response to assess the effect of plasticityon the optimum fabrication design of the Ni/TiC FGM.It is demon-strated that the consideration of plasticity is of critical importance foroptimization of the metal/ceramic gradient materials.     

碱回收锅炉受热排管的传热与热应力分析

以某1 500 t/d锅炉蒸发器受热排管为研究对象,采用ANSYS有限元软件对其传热模型和热应力模型进行了计算和分析,得出了单片受热排管的温度场和热应力的分布规律,从而为其设计制造提供了有益的参考和借鉴。     

对称型梯度功能材料的瞬态热应力强度因子

采用摄动法推导出无限大对称型梯度功能材料平板的一维非定常温度场及非定常热应力场的解析表达式 ,并采用权函数法计算了受热冲击的含双边裂纹的对称型梯度功能材料平板的瞬态热应力强度因子 .通过两种Al2 O3 TiC系梯度功能陶瓷平板表面冷却条件下的计算实例并与均质陶瓷材料对比 ,分析了材料的热 物理性能分布规律对瞬态热应力强度因子的影响 ,并提出高抗热震性梯度功能陶瓷的设计原则     

含压电结构的FGM悬臂板非线性动力学分析

针对含压电层功能梯度材料（FGM）悬臂板的非线性动力学问题,提出了基于von-Karman理论和Reddy三阶剪切变形理论的FGM板动力学方程,建立了以表面覆盖（P/FGM/P）和埋置压电层（FGM/P/FGM）的FGM板模型,利用Galerkin法对偏微分方程组进行离散,通过Runge-kutta算法求解方程组并对系统进行数值分析,得出控制电压和压电层铺设方式对系统非线性动力学行为有很大的影响,板的横向振幅随着正电压的升高而减小,随着负电压的增大则增大,另外控制电压对P/FGM/P混合板振动的影响更为显著。     

梯度功能材料特性评价技术的研究现状

本文对具有热应力缓和特性的梯度功能材料(functionally Gradient Materials,FGM)的隔热性能、热疲劳特性、耐热冲击特性、热应力缓和性能以及梯度层的力学性质的评价原理、方法以及评价装备的现状进行了阐述;对梯度功能材料特性评价技术其发展方向及在我国的发展趋势也进行了简要论述。     

树脂基复合材料固化过程中的温度和热应力场三维瞬态分析

建立了热固性树脂基复合材料固化过程温度和热应力场分析的数学模型,采用有限元方法,进行了三维非稳态数值求解。通过与已有实验结果的比较,验证了数学模型和计算方法的正确性。获得了3234/T300层合板固化过程中内部温度及热应力分布,分析了保温时间、升温速率、铺层设计等对温度、内部热应力的影响。数值计算结果表明:预固化时间越长,层合板内温度梯度越小,热应力峰值越低;升温速率越大,层合板内温度梯度越大,热应力峰值越大;采用对称铺层可降低层合板内部温度梯度和热应力。     

公路路线纵断面设计方法的探讨

本文提出以路面中线设计标高作为纵断面设计高进行拉坡,而为适于计算机辅助设计在路线设计中的应用,拉坡后通过标高换算,以路基边缘设计标高作为最终纵断面设计高的纵断面设计方法。     

Design and development of SiC/(W,Ti)C gradient ceramic nozzle

The idea of functionally gradient material (FGM) theory was used to design ceramic nozzle based on the erosion wear behaviors of the ceramic nozzles and the outstanding properties of FGM. The purpose is to reduce the tensile stress at the entry region of the nozzle during sand blasting processes. The design theory and methods of gradient ceramic nozzle were proposed. The physical, micromechanical, and composition distribution models of gradient ceramic nozzle were established. The optimum composition distribution of the gradient ceramic nozzle material was determined from the solution of the multi-objective optimization calculation by constructing the models of the composition distribution versus the structural integrity of the compact in fabricating process. Results showed that compressive residual stresses appeared at the entry area of the gradient ceramic nozzle. The optimized component distribution exponent p is 0.5. An SiC/(W,Ti)C gradient ceramic nozzle material was synthesized by hot-pressing according to the design result. Results showed that the surface Vickers hardness of the FGM-1 gradient ceramic nozzle materials was greatly improved in comparison with that of the other layers. Supported by the Specialized Research Fund for Doctoral Program of Higher Education (Grant No. 20030422105), the Natural Science Foundation of Shandong Province (Grant Nos. Y2004F08, Z2003F01) and the Program for New Century Excellent Talents in University (Grant No. NCET-04-0622)     

基于梯度和海森矩阵计算在地震作用下桁架的形状优化

大型复杂桁架地震响应的形状优化需要大量的计算量,非梯度类算法由于效率低下通常很难成功解决该类问题.本文提出一种在地震作用下以获取质量最小化的二阶优化设计同时满足应力和位移约束的桁架形状优化设计方法.1)在Newmark-β法的基础上导出动力响应及其对设计变量一阶和二阶导数的计算方法;2)通过积分型罚函数将含时间参数的不等式约束问题转变为一系列不含时间参数的无约束问题,并利用动力响应的一阶和二阶导数计算罚函数的梯度和海森矩阵;3)充分利用梯度和海森矩阵的Marquardt方法求解无约束优化问题;演示了一个45杆桁架的形状优化设计.结果表明本文方法是一种桁架在地震作用下有效和高效的形状优化设计方法.     

采用带梯度的粒子群优化算法的LT码度分布设计

为了得到更优的度分布,提出一种带梯度的粒子群优化(PSO)算法的Luby传输(LT)码度分布设计方法. 利用重要抽样方法构建目标函数,并通过目标函数得到梯度估计;使用带梯度的PSO算法优化设计;用所提算法分别对2种度分布形式进行优化设计.仿真结果表明,采用带梯度的PSO算法得到的度分布使短码长LT码的头部开销更少,得到了比鲁棒孤子分布和重要抽样方法更好的度分布.     

离心铸造铝-铬自生梯度复合材料梯度结构研究

为获得具有较好梯度结构的梯度功能材料，提出并采用了一种新的离心力一多孔金属中间层法制备铝—铬自生(in-suit)梯度复合材料，进行了制备过程的实验研究，主要内容包括：工艺(材料)设计、正交实验主体、数据处理及结果分析等．重点进行了工艺参数对梯度结构影响的分析，实验结果表明，在离心转速、中间层厚度、预热温度、金属温度4个工艺参数中，中间层的板差为次大值，表明中间层的存在对梯度结构的形成有较大的贡献．     

金属－陶瓷梯度材料的弹性和弹塑性设计

系统研究了金属－陶瓷梯度材料在不同组成分布情况下的制备热应力分布规律和特征，提出了优化梯度材料组成和控制梯度材料破坏的方法，考虑了弹性和弹塑性二种设计方法，讨论了二种设计方法的特点和不同，结果表明，对于由韧性金属和陶瓷合成的梯度材料，弹塑性设计比弹性设计更为合理。     

喷嘴流场数值模拟

通过对喷嘴流道的数值模拟计算,分析喷嘴在设计工况下的内部流场、压力、速度的分布状况,探究喉部截面位置能量损失的原因。结果表明压力梯度、速度梯度及湍动能过大是造成喉部能量损失的主要原因。为优化喷嘴结构的设计提供新的方法。     

跨大气层飞行器空间转移轨道优化设计

基于跨大气层飞行器的特点和运行应用的任务需求，分析了飞行器可能进行的空间变轨与机动飞行。针对共面有限推力时间最短轨道转移问题，建立了优化模型。采用一阶梯度算法结合共轭梯度算法的方法求解了终时不固定的最优控制问题。仿真分析表明，这种组合算法综合利用了2种算法的优点，对于此类两点边值问题的求解有很强的收敛性。     

基于复合形方法的翼型优化设计研究

将流场分析程序和复合形优化方法耦合起来，发展了一种工程实用的翼型优化设计方法，用以提高翼型在多个设计点、在多种约束条件下的气动性能。通过求解N-S方程得到升力、阻力、力矩系数等气动参数，并以这些参数的适当组合构成目标函数，利用复合形优化方法对形成的目标函数进行最优化。算例表明，文中给出的翼型优化设计方法设计质量高，计算结果稳定，在工程上有较大的应用价值。     

小流域雨量站网密度分析

确定雨量站网密度是水文站网规划中的一个重要问题。本文通过分析暴雨的空间分布特性,提出应用锥体梯度法估算雨量站网密度。该法简单,适用于雨量站稀少地区的雨量站网规划。