不同变形状态下变物性梯度功能材料板瞬态热应力

用非线性有限元法分析了由ZrO2和Ti-6Al-4V组成的变物性梯度功能材料板的对流换热瞬态热应力问题,与已有文献比较检验了方法的正确性,给出了该材料板在不同变形状态下的瞬态热应力分布,并与常物性时的结果进行了比较。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,板内瞬态拉应力最大;当无限长板伸长、弯曲受限时,板内的瞬态压应力最大;考虑变物性时的最大拉应力比常物性减小48.9%,最大压应力减小39.6%;此外,对流换热系数的变化对不同变形状态下该变物性材料板瞬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。     

换热边界下梯度功能材料板瞬态热应力研究

用有限元和辛普生法,研究了由ZrO2和Ti-6Al-4V组成的梯度功能材料板的瞬态热应力问题,检验了方法的正确性,给出了对流换热边界下的瞬态热应力场分布.结果表明:材料组分的分布形状系数M、对流换热系数和环境介质温度的变化对该材料板的瞬态热应力场分布均有明显的影响;在本研究相同条件下,该材料无限自由长板在金属和陶瓷附近板内为压应力,而在板中部为拉应力.此结果为该材料的设计制备提供了准确的理论计算依据.     

对流换热边界下变物性梯度功能材料板瞬态温度场有限元分析

用有限元法和有限差分法相结合的方法,分析了由 ZrO₂和Ti-6Al-4V组成的变物性梯度功能材料板在对流换热边界条件下的非线性瞬态热传导问题,检验了方法的正确性,给出了对流换热边界下的瞬态温度场分布,并与不考虑变物性时的结果进行了比较。结果表明:在精确计算瞬态温度场分布时,变物性是影响梯度功能材料板瞬态温度场的最重要因素之一。此外,材料组分的分布形状系数、环境介质温度和对流换热系数的变化对变物性梯度功能材料板的瞬态温度场分布均有明显的影响。此结果为材料设计和进一步的热应力分析提供了准确的计算依据。     

对流换热边界下梯度功能材料板瞬态热传导有限元分析

用有限元法与有限差分法相结合的方法 ,对处在对流换热边界条件下的梯度功能材料板的瞬态热传导问题进行了分析 ,并且通过由ZrO2 和Ti 6A1 4V组成的梯度功能材料板对本方法的正确性进行了检验 ,最后给出了对流换热边界下的瞬态温度场分布。数值计算结果表明 :材料组分的分布形状系数M、环境介质温度和对流换热系数的变化对梯度功能材料板的瞬态温度场分布均有明显的影响。本文结果为梯度功能材料的优化设计和进一步的热应力分析提供了理论计算依据。     

对流换热边界下梯度功能材料板瞬态热传导有限元分析

用有限元法与有限差分法相结合的方法，对处在对流换热边界条件下的梯度功能材料板的瞬态热传导问题进行了分析，并且通过对ZrO2和Ti－6Al-4V组成的梯度功能材料板对本方法的正确性进行了检验，最后给出了对流换热边界下的瞬态温度场分布。数值计算结果表明：材料组成的分布形状系数M、环境介质温度和对流换热系数的变化对梯度功能材料板的瞬态温度场分布有明显的影响。本文结果为梯度功能材料的优化设计和进一步的热应力分析提供了理论计算依据。     

微注塑成型充模流动中的对流换热实验

微注塑成型中,聚合物熔体与微型腔壁面间的对流换热行为与常规注塑成型不同,对流换热系数也发生了变化。通过采用微模具和温度传感器,对聚丙烯(PP)、ABS和两种聚甲醛(POM)熔体,以不同注射速度填充厚度为0.510 mm和0.420 mm,表面粗糙度为0.062μm、0.393μm和0.695μm的不同微型腔时的模具温度分布进行测量,从而求得对流换热系数。结果表明,微注塑成型中对流换热系数,与聚合物材料热物理性质紧密相关,热物性参数值高的材料,对流换热系数也大;且随注射速度和型腔表面粗糙度的增加以及型腔厚度的减小而增大。     

SiO2/环氧(E44)热膨胀性渐变的梯度功能材料(FGM)设计中的数学模型极其热应力分析

以基体树脂环氧(E44)为连续相，SiO2颗粒为分散相，设计了一种新型的热膨胀性渐变的梯度功能材料(FGM)，通过实验测定结合理论分析，确定了FGM材料组成与弹性模量、热膨胀系数及导热系数之间的关系式。应用经典层合板理论和热弹性力学理论分析了SiO2／环氧E44叠合层在稳态温度场内温度分布和热应力分布。结果表明，在稳态温度场内，FGM板的热应力分布依赖于体系的组成分布，当组成分布指数k=1时，最大热应力具有最小值。在该组成分布下，FGM板的热膨胀系数等各项性质都呈线性渐变。     

TiC-Ni系功能梯度材料的断裂力学有限元分析

根据实验结果给出了功能梯度材料热物性参数的估计模型,用有限元素法研究了含有垂直于梯度方向裂纹的功能梯度材料,分别考虑了机械载荷、均匀热载荷以及非均匀热载荷作用下,梯度分布指数对裂纹尖端应力强度因子、应变能密度以及裂纹扩展角的影响。     

模拟界面换热系数和密度对热溶质对流影响

为了能够更好地控制凝固过程热和溶质的传输,以二元合金为例,研究了在单边散热条件下,不同界面换热系数和密度对热溶质对流的影响.研究表明:当材料密度一定时,随着界面换热系数的提高,沿散热方向上的温度梯度增大,热溶质对流的效果增强;当界面换热系数为1 000 W/(m2·K)时,在凝固初期铸件底部出现涡流现象;在界面换热系数不变的情况下,随着材料密度的增加,铸件内液体金属的热溶质对流效应减弱.     

含缺口受拉平板塑性应力场的有限元分析

含尖缺口受拉平板三维应力场是断裂分析研究中常遇到的问题,进入塑性状态以后,缺口尖端的应力状态和分布与弹性条件下有很大的不同。通过有限元的方法对含缺口受拉平板的塑性应力场进行了分析,并进一步研究了厚度和缺口半径因素对缺口尖端应力场的影响。分析结果表明,缺口半径减小提高了平面内应力σx和σy,也提高厚度方向应力σz和平面应变系数,平面应变系数在塑性条件下趋于0.5;厚度对平面内应力σx和σy影响很小,但提高厚度方向应力σz和平面应变系数,平面应变系数在载荷较小时趋于材料泊松比μ,在载荷较大时趋于0.5。