功能梯度材料介质中广义热弹性波传播研究

	功能梯度材料介质中广义热弹性波传播研究
项目编号	10872083
	李世荣
摘要	基于广义热弹性力学理论,研究功能梯度材料介质广义热弹性波的传播问题。考虑热弹耦合效应、热传导过程中的热波效应、本构方程中的热松驰效应以及材料性质的梯度变化因素,建立功能梯度材料介质广义热弹性动力学控制方程。采用理论分析与数值模拟相结合的方法研究功能梯度材料结构在动态热载荷下的热弹性波的传播特性。在多变量耦合的变系数偏微分方程求解中，研究采用高精度和高效率的数值方法，寻求复杂动力学问题的数值解。作为具体问题，分别研究功能梯度空心圆柱体和空心球体、具有功能梯度覆盖层的半无限空间体、功能梯度材料梁板中的广义热弹性波传播特性。考察结构几何特征参数、材料梯度变化参数、热-弹耦合效应等对热波和弹性波传播特性及规律的影响，其中包括对模态、波谱、频散、衰减、反射等特性的定量分析。本项目研究将对功能梯度材料的结构设计和无损探测提供理论依据，并将对非均匀材料广义热弹性动力学理论的纵深发展有促进作用。【结题摘要】基于广义热弹性理论研究了功能梯度材料矩形板在热冲击下动态响应，分析了温度场、位移场和应力的瞬态变化规律，讨论了材料性质梯度变化参数以及热松弛时间对热冲击响应的影响。研究了板条、无限长旋转圆柱、旋转半无限大体以及半无限大弹性体在热冲击载荷作用下的广义热弹性动态响应，考虑了热弹耦合效应以及热传导的波动效应，分析了温度场位移场以及应力场随时间和空间的变化特性。温度场关于时间的变化规律表明热以的波的形式以有限速度传播。研究了粘贴压电层功能梯度梁的热电过屈曲及自由振动特性，功能梯度夹层圆柱壳的扭转屈曲和自由振动，FGM截顶圆锥壳的冲击屈曲，非保守载荷作用下FGM梁的过屈曲，嵌入形状记忆合金丝圆板的过屈曲及自由振动等力学行为。分析了料梯度变化参数对屈曲载荷、固有频率以及过屈曲平衡路径的影响。通过理论研究获得了经典理论下FGM梁板与均匀梁板的挠度、临界载荷和固有频率之间的相似转换关系。比例系数由材料梯度变化规律确定，与载荷和边界条件无关。研究表明FGM圆板在一阶剪切理论下的轴对称弯曲解可以用相应均匀圆板的经典理论解线性表示。于是，FGM中厚度圆板的弯曲求解可简化均匀薄板问题的求解以转换系数的计算。
项目类别	面上项目
项目来源	国家自然科学基金
	2009
结束日期	2011-12-31
学科门类	0203 - 固体力学 ; 02 - 力学
主持机构	兰州理工大学
项目经费	400000.0
国家	CN
语种	中文
文献类型	项目
条目标识符	https://ir.lut.edu.cn/handle/2XXMBERH/64969
专题	兰州理工大学
推荐引用方式 GB/T 7714	李世荣.功能梯度材料介质中广义热弹性波传播研究.2009.