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功能梯度材料结构在热冲击下的动力响应
Project Number10472039
李世荣
Abstract功能梯度材料(FGMs)可以通过其材料性质在一个方向的连续变化来获得对外机械和热载荷的优化响应,从而成为剧烈变温和高温度梯度环境中工作机械和结构得理想材料。FGMs结构在热载荷下的力学行为是热弹性固体力学新的研究方向。本项目基于连续介质力学的基本理论和现代数学分析与数值计算方法研究功能梯度材料板壳结构在热冲击作用下的热弹性动力响应,分析温度、应力、位移等物理量随时间和空间坐标的变化规律。在研究中,将分别考虑温度场和应力场之间的耦合效应、考虑温度梯度与热流矢量之间的滞后效应等。重点分析结构的材料性质梯度变化对结构热冲击响应的影响,考察材料组分和相应的梯度变化规律参数改变对抵抗热冲击载荷能力的影响,为这类新材料的材料设计和结构设计提供理论依据。因此,项目研究成果将会丰富热弹性动力学的理论,同时也将为FGM结构的优化设计及其在工程中的应用提供重要的参考依据。
【结题摘要】研究了功能梯度材料梁、板、壳结构在静、动态热载荷(包括热冲击载荷)作用下的热弹性动力响应,分析了温度场、应力场、位移场等物理量随时间和空间坐标的变化规律。其中考虑了热-力耦合效应以及温度梯度与热流矢量之间的滞后效应。研究结果表明,FGM梁、板的材料性质在厚度方向的化可以有效地减缓热冲击产生的动态应力集中。在瞬间加热的情况下,采用广义热弹性理论考虑了热传导的波动效应,从而导致了弹性体的变形及应力动态响应也呈现波动性。研究了均匀和功能梯度材料梁和圆板的热过屈曲响应。通过对弹性基础上梁、板的热屈曲特性分析,发现梁、板的屈曲模态在某些地基刚度参数值处会发生跃迁。研究结果中给出依赖于地基刚度参数的临界温度载荷曲线,确定了模态跃迁点的数值。研究了嵌入形状记忆合金复合材料圆板在热过屈曲构形附近的自由振动,获得了屈曲前、后板的自由振动频率与升温参数的特征关系曲线。基于广义热弹性理论研究了半空间热-电-弹性体在电场和热场共同作用下的的电-磁-热-弹耦合动态响应问题。给出了电磁热弹性耦合的控制方程,利用正则模态法求解,得到了问题的解析解,给出了各物理量的分布规律。
Subtype面上项目
Project Source国家自然科学基金
2005-01
End Date2007-12
MOST Discipline Catalogue02 - 力学 ; 0206 - 爆炸与冲击动力学
Host Institution兰州理工大学
Project Funding280000.0
CountryCN
Language中文
Document Type项目
Identifierhttp://ir.lut.edu.cn/handle/2XXMBERH/64997
Collection兰州理工大学
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GB/T 7714
李世荣.功能梯度材料结构在热冲击下的动力响应.2005.
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