换热边界下梯度功能材料板稳态热应力

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稳态热应力问题，检验了孔隙度P为零时数值模拟模型的正确性，给出了对流换热边界下的稳态热应力场分布。结果表明：材料组分的分布形状系数M、孔隙度P、对流换热系数和环境介质温度的变化对该材料板的稳态热应力场分布均有明显的影响；在设定条件下，当P=0时，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；当A=3.99时，陶瓷侧拉应力最大。     

换热边界下变物性梯度功能材料板瞬态热应力

用有限元和有限差分法,分析了由ZrO2 和Ti-6Al-4V组成的变物性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变物性梯度功能材料板的瞬态热应力场分布,并与不考虑变物性时的结果进行了比较。结果表明：在计算瞬态热应力场分布时,变物性是影响梯度功能材料板瞬态热应力场的最重要因素之一。此外,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变物性梯度功能材料板的瞬态热应力场分布均有明显的影响。此结果为梯度功能材料的设计和应用提供了理论计算依据。     

加热、冷却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由ZnO2和Ti-6Al-4V组成的变物性梯度功能材料板在加热、冷却过程中的瞬态热应力问题,检验方法的正确性,给出不同力学边界条件下该材料板的瞬态热应力场分布,并与常物性时的结果进行比较。结果表明,考虑变物性比常物性时的最大拉应力减少26％,最大压应力减少23．2％;在冷却初瞬时,陶瓷侧出现很大拉应力;此外,材料组分的分布形状系数M的变化和力学边界条件对该材料板的加热、冷却瞬态热应力场分布的影响显著。此结果为该材料的设计、制备提供了准确的理论计算依据。     

功能梯度材料的研究动态

功能梯度材料是一种新型复合材料，它的两侧由不同性能的材料组成，而中间部分的结构是以原子、分子级连续变化，从而消除了不同材料结合的性能不匹配因素。本文介绍了功能梯度材料的概念和开发背景，着重论述了功能梯度材料在材料设计、制备和性能评价方面的研究现状及其应用前景。     

功能梯度材料简支板振动模态的有限元分析

概述了功能梯度材料的定义及应用及其力学研究的现状和进展,介绍了有限元法.采用有限元分析软件Hyperworks对四边简支功能梯度材料矩形板进行建模,得出了各阶振动频率,对四边简支功能梯度材料矩形板进行模态分析,并改变长厚比,进行了结果对比分析.     

基于弹性理论的功能梯度材料管板应力分析

功能梯度材料因其优良的热力学特性,在高温高压、大温差服役环境中的换热器管板制造过程中得到了广泛应用。目前,对功能梯度材料管板应力的求解都是基于弹性理论中的经典板理论求得。为此,利用物理中面概念,将材料的各向异性问题转化到经典板理论中,建立法兰连接且不兼做法兰的功能梯度材料管板的应力分布计算公式及管板危险点应力的求解公式,并采用ABAQUS对其进行压力载荷下的有限元分析,验证理论解的合理性。     

功能梯度斜板的屈曲分析

研究面内荷载作用下功能梯度斜板的屈曲问题.基于经典板理论,假设材料性质为板厚度方向坐标的幂函数,不考虑温度的影响,推导功能梯度板在纵向荷载作用下的平衡微分方程,运用坐标转换关系,建立斜坐标系下功能梯度斜板的屈曲微分方程.采用微分求积法,离散屈曲微分方程,结合边界条件,给出功能梯度斜板在两对边受有均布压力作用下临界屈曲荷载的无量纲数值解.在此基础上,讨论板的几何外形尺寸、夹角、梯度指标以及中面变形等因素对临界屈曲荷载的影响.结果表明:功能梯度板的临界屈曲荷载变化介于相应的均质各向同性板的临界屈曲荷载变化之间;功能梯度材料板的临界屈曲荷载变化随板的相对几何外形尺寸宽长比b/a的减小而减小,随梯度指标κ和夹角θ的增加而减小;中面变形对夹角较小和梯度指标较高的板有较大影响.     

一种功能梯度材料活塞的材料梯度方程选择

应用复合材料热性能理论,采用有限元分析软件AD INA分析具有不同参数的材料梯度方程的陶瓷纤维梯度增强活塞的温度分布和应力分布。结果表明:陶瓷纤维梯度层可以明显改变活塞温度分布,缓和由于热膨胀系数不匹配,在陶瓷纤维增强层与活塞本体交界处产生的应力。并根据计算结果选出最优的材料梯度方程。     

PSZ/Mo功能梯度材料的优化设计

在测量不同成分的热压PSZ/Mo功能梯度材料物理性能基础上，利用有限元分析方法，对材料进行了优化设计，确定了最佳成分分布因子、层数和每一层的厚度，对优化设计的PSZ/Mo功能梯度材料在稳态温度场的热应力进行了计算。在此基础上，用热压烧结的方法制备了六层结构的PSZ/Mo功能梯度材料。     

梯度功能陶瓷刀具切削应力场的有限元分析

本文首次建立了梯度功能陶瓷刀具的切削模型,并通过对不同梯度分布的陶瓷刀具有相同切削载荷下的切削应力场有限元分析,得出了最优化的梯度分布指数。     

金属-陶瓷梯度功能材料在内燃机上的应用研究

在内燃机运动摩擦副上采用等离子体化学气相沉积技术,形成金属-陶瓷梯度功能材料,以BN492QA汽油发动机为样机,研究了金属-陶瓷梯度功能材料对发动机性能的影响。结果表明：内燃机滑动摩擦零件的表面采用金属-陶瓷梯度功能材料后,显著改善了发动机的润滑性、耐磨性和密封性,发动机的动力性、经济性均得到明显改善。     

从场协同到热力学耦合:流动换热强化的热力学机制

根据热流的散度方程,分析质量流与热流之间不同相位关系时流动换热强化的两种热力学机制。当质量流与热流之间同相位时,两者的相位差越小,流动换热的强度越大,它反映两个正熵产率的自发过程之间能量传递的场协同机制,且传热过程熵产率随传质过程熵产率的增加而增加;当质量流与热流之间反相位时,两者的相位差越大,流动换热的强度越大,它反映正熵产率的自发过程与负熵产率的非自发过程之间的能量转换的热力学耦合机制,且传热过程熵产率随传质过程熵产率的增加而减小。质量流与热流之间由同相位到反相位,分别对应着场协同时的能量传递机制及热力学耦合时的能量转换机制,共同反映了体系流动换热时能量的最小耗散原理。     

梯度功能陶瓷刀具切削应力场的有限元分析

梯度功能陶瓷刀具的切削性能与梯度的分布形式直接相关。本文首次建立了梯度功能陶瓷刀具的切削模型,并通过对不同梯度分布的陶瓷刀具在相同切削载荷下的切削应力场有限元分析,得出了最优化的梯度分布指数。     

功能梯度材料圆柱滚子轴承轴向材料性能优化

为了解决轴承"边缘效应"问题,采用有限元法针对功能梯度材料圆柱滚子轴承滚动体的轴向材料性能对轴承最大等效应力和最大接触应力的影响进行了研究,结果表明:当滚动体轴向材料性能分布合理时,在一定程度上可以降低轴承滚动体的最大等效应力和最大接触应力,降低或避免轴承滚动体"边缘效应",提高轴承承载能力。     

有限差分法在轧辊温度场计算中的应用

对轧辊和轧件的接触区及非接触区对流换热系数进行等效处理,采用有限差分法计算工作辊的温度场,并对冷却水对轧辊热凸度的影响进行分析.     

用于ANSYS切削温度场仿真的刀具传热边界分析

由于不能采用Third Wave Advant Edge切削软件对42Cr Mo高强度材料进行三维湿切削仿真,选择采用ANSYS进行切削温度场仿真分析。为此,本文采用Advant Edge对42Cr Mo进行二维干切削仿真分析切削力和切削温度。根据M.C.Shaw切削理论,计算前刀面热流密度,并分析其它传热边界。以此为条件采用ANSYS对切削温度场进行仿真分析。它与采用Advant Edge对42Cr Mo进行三维干切削仿真温度场相吻合,因此对刀具的传热边界分析具有可信性。