功能梯度材料圆板在随从力作用下的稳定性

研究了由陶瓷和金属两种材料组成的功能梯度材料(FGM)圆板在非保守随从力作用下的稳定性问题。假设功能梯度材料性质只沿板厚度方向并按成分百分比的幂指数形式连续变化。推导了问题的控制微分方程,打靶法数值求解所得非线性边值问题,获得了两种边界下功能梯度圆板的变形与无量纲随从力之间的关系曲线。讨论了材料梯度指数以及两种边界条件对过屈曲和弯曲行为的影响。数值结果表明,两种边界条件下,各向同性均匀圆板都发生传统意义上的屈曲,而FGM圆板在随从载荷下,当梯度指标P0.1时发生屈曲,当P0.1时只发生弯曲。结果显示,材料的梯度性质和边界条件对弯曲和屈曲行为都有重要影响。     

颗粒共沉降方法消除梯度材料内部界面的可能性分析

本文旨在寻求一种结构控制手段,实现梯度材料在组成成份上连续分布.从颗粒共沉降的立场出发,建立了A/B系FGM沉降模型,并从理论上对用共沉降法制备A/B系FGM时,材料内部可能出现的界面情况进行了分析,提出了解决方案,为用共沉降法制备组成成份连续或准连续分布的FGM提供理论依据.     

基于物理中面的压电功能梯度板几何非线性弯曲分析

基于物理中面的概念,建立了压电功能梯度板(FGM)几何非线性静力弯曲的基本方程,利用Ritz法研究了材料性质、梯度指数等对FGM板考虑几何非线性时弯曲变形的影响,并通过不同的电压施加方式探讨了压电材料对FGM板变形控制的规律。与已有文献结果对比分析表明,本文建立的方程和采用的方法是可靠的;基于几何非线性方程求解功能梯度材料板的静力变形时,计算偏差随着物理中面与几何中面位置偏差的增大而增大,在利用压电材料对FGM板的变形进行控制时,宜采用物理中面。     

复合材料加筋圆柱壳的低频声散射特性研究

采用有限元/无限元相结合的方法对复合材料加筋圆柱壳以及金属加筋圆柱壳低频声散射特性进行了仿真分析。计算了不同波数情况下加筋圆柱壳和非加筋圆柱壳的散射情况,其中加筋情况分别采用了两种处理方法,包括梁单元建模与壳单元建模,结果表明加强筋的建模方法对于计算结果产生了一定影响,在一些频率点甚至十分显著。     

基于高承载能力的梯度功能材料设计

本文首次提出了梯度功能材料梁的等效抗弯刚度概念,并给出了其理论表达式。利用梯度功能材料梁的等效抗弯刚度概念可计算外载作用下FGM梁滑梯度方向的应力分布,从而可方便地评价FGM的承载能力。等效抗弯刚度的提出为高承载FGM等热应力缓和以外的梯度功能材料的组成分布和结构设计提供了一条新途径。     

功能梯度材料的研究进展及应用前景

功能梯度材料（FGM）是一种新型的功能材料,构成梯度功能材料的化学构成、微观结构和原子排列由一侧向另一侧呈连续梯度变化,从而使材料的性质和功能连续地呈梯度变化。文章综述了功能梯度材料的概念,制备工艺和国内外的研究现状,并展望了未来的应用前景。     

有限长圆柱壳外压蠕变屈曲解

本文通过构造m波力学模型,以材料发生稳态蠕变为分析基础,求得有限长与无限长圆柱壳外压蠕变屈曲的统一解。并得到实验结果较好的验证。本文还分析了圆柱壳外压蠕变屈曲的特性和影响因素,指出圓柱壳截面初始偏差的大小和形状均对屈曲寿命有较大影响。     

功能梯度复合材料圆柱壳基本理论及长壳固有振动解

本文首先在功能梯度复合材料圆柱壳基本理论上将原始三维变系数控制方程转化为特殊类型各向异性及薄膜-弯曲耦联的二维常系数方程;对相当长圆柱壳提出轴向、周向分离变量振型函数,求取满足基本微分方程的固有振动解析解,得到功能梯度圆柱壳固有频率与振型分析的一般性方法,适用于任意功能梯度分布复合材料长圆柱壳。     

圆柱壳开孔接管外压失稳临界压力参数化分析

外压圆柱壳开孔接管是工程中常用结构之一,研究失稳临界压力可为其结构设计提供依据。本文针对4个无量纲参数:筒体外径与有效壁厚的比值、筒体长径比、开孔率及接管与壳体有效厚度比,探究外压圆柱壳开孔接管结构失稳临界压力。运用正交试验设计方法,组合出49组不同参数的模型,采用特征值分析、几何和材料双非线性分析方法得到各分析模型的临界压力,并分析各因素对临界压力的影响。研究结果可为外压圆柱壳开孔接管结构设计提供借鉴。     

热压烧结Ta/β'-Sialon系梯度功能材料的残余热应力分析

探讨了热压烧结制备Ta/β'-Sialon系梯度功能材料(FGM)的最佳参数,利用显微力学探针测量了Ta/β'-Sialon系FGM各层的杨氏模量.提出了用于评价复合材料物性的抛物线模型,并对其物性进行了估算.在此基础上,对Ta/β'-Sialon系FGM的残余热应力进行了分析,得出最佳成分分布指数P为0.89.     

复合材料圆柱壳的振动频率分析

本文利用最小势能原理导出复合材料圆柱壳自振频率的计算方法,绘制了自振频率与缠绕角、纤维体积含量Vf的关系曲线,讨论了耦合效应,铺层顺序相几何尺寸对自振频率的影响。用锤击法对玻璃/环氧圆柱壳进行了试验,计算结果与试验值基本一致。     

离心法制备环氧树脂／碳纤维梯度功能材料——结构与耐磨性

梯度功能材料（functionally gradient materials,简称FGM）,又常称倾斜功能材料,严格地说应称为”梯度功能复合材料”,本文扼要介绍了用离心法制得的环氧树脂／短碳纤维梯度功能材料的结构及耐磨性能。     

梯度功能陶瓷圆球的抗热震性

推导和提出了第三类边界条件下梯度功能材料(functionally gradient materials,FGM)圆球的瞬态温度场及瞬态热应力场表达式.基于陶瓷材料的临界应力断裂判据,通过求解梯度功能陶瓷圆球表面达到其局部断裂强度的时间,建立了引起其表面临界热应力的临界温差△Tc的表达式,并以此作为梯度功能陶瓷圆球的抗热震参数.通过计算实例并与均质陶瓷圆球对比,分析了材料的热-物理性能分布规律对其抗热震性的影响,并提出了高抗热震性FGM陶瓷圆球的设计原则:线膨胀系数和热扩散率应由表及里增大,而弹性模量应由表及里减小.     

热载荷下功能梯度材料梁的热弹性弯曲

假设FGM梁的材料组分沿厚度方向呈幂律形式变化,在平截面假设下,建立FGM弹性梁的数学模型及其简化Gurtin型变分原理.借助问题的Ritz解,讨论FGM梁在热栽荷作用下的变形和应力分布,发现热载荷下FGM梁的应力翻转现象.     

组分梯度复合对水泥基材料力学性能的影响

利用梯度结构的概念提出了水泥基梯度功能材料的结构模型，初步研究了界面组分梯度分布和纤维梯度分布对混凝土，纤维增强混凝土和纤维增强砂浆力学性能的影响。结果表明：采用不同配比的分层配料，振动成型的方法，可以基本保证组分呈梯度连续变化；界面组分的梯度变化可以明显改善界面粘结而提高强度；纤维的梯度变化更符合受力状态，与纤维均匀分布相比，可以明显提高强度，并可以节约纤维用量。显示了水泥基梯度功能材料良好的发展前景。     

陶瓷材料新术语诠释(七)

功能性梯度材料FunctionallyGradientMaterials功能性梯度材料(FGM)是由两种或多种材料复合而成,其组成和结构呈连续梯度变化的一种新型复合材料。最早研究的功能梯度材料是折射率梯度材料,到1969年达到了实用水平。1987年日本平井敏雄等提出使金属和陶瓷复合得到热防护功能性梯度材料的概念。当时日本制订了以开发航天技术用热防护材料为目的的热应力功能梯度的研究计划,引起世界各国的普遍重视。我国在1980年后才开始功能性梯度材料的研究,有关项目均列入国家863计划及国家自然科学基金中,发展较快,进展颇大。一般的复合材料中,其分散…     

芯材增强对夹层圆柱壳屈曲性能的影响

应用有限元软件ANSYS,将表层和芯层的增强材料与芯材分开,采用8节点SOLID45实体单元,对增强型夹层圆柱壳建立物理模型,计算结构弹性屈曲的临界载荷。分析树脂量对提高点阵式及齿槽式增强圆柱壳轴向稳定性的作用,考察树脂材性、尺寸及分布等参数对屈曲载荷的影响,并将2种增强方式进行对比。结果显示:树脂柱以及树脂齿槽均可提高圆柱壳的抗屈曲性能,其中树脂材性对圆柱壳屈曲载荷的影响有限,而树脂柱和齿槽的疏密程度对圆柱壳的轴向承载能力有着明显的改进作用。总体上,齿槽式的增强效果比点阵式增强效果要好。     

变厚度圆柱壳基本方程及其应用

采用变厚度壳单元理论推导出变厚度圆柱壳弯曲问题的控制微分方程。该控制方程可退化为惯用的基于等厚度壳单元导出的变厚度圆柱壳基本微分方程。结果表明，导出的基本公式在壳体厚度变化梯度不大时与惯用的理论公式数值结果差别不大，但这种差别随着壳体厚度变化梯度增大而增大。     

基于模态应变能与频率融合方法的功能梯度欧拉伯努利梁损伤识别研究

针对功能梯度欧拉伯努利梁,本文提出了融合结构模态应变能和自振频率的损伤识别新方法。首先通过有限元方法计算得出功能梯度欧拉伯努利梁的自振频率和振型模态参数,然后基于单元模态应变能融合了自振频率,构造了模态频率应变能的计算公式。通过计算出梁结构损伤前后单元模态频率应变能的变化,定义了单元的损伤识别指标。数值算例表明,功能梯度欧拉伯努利梁的损伤识别新方法能够把梁结构存在的损伤单元有效地识别出。从损伤识别结果可以看出该新方法具有较好的抗噪声性能。     

基于模态分析对电脑显示器后壳的研究

以显示器后壳为研究对象,利用试验模态分析理论,研究了后壳的刚度;采用锥击法对其进行模态测试,获得了结构的模态频率、阻尼、振型等模态参数,为改进后壳的结构设计提供了试验依据和改进思路。