文档介绍：兰州理工大学
硕士学位论文
功能梯度梁的力学行为研究
姓名:徐刚年
申请学位级别:硕士
专业:工程力学
指导教师:马连生
20100401
摘要功能梯度材料韵录虺艶侵腹钩刹料的要素槌伞⒔峁沿某一方向由一侧向另一侧呈连续梯度变化,从而使材化学工业等领域的一种潜在材料。因此,峁沟牧ρ形Q芯浚丫鹆在方程进行离散的同时要加入相应的边界条件,使所得方程和未知量的个数相同。料性质和功能也呈梯度变化的一种新型非均匀复合材料。云湓诳占湮恢蒙呈连续变化的组分体积含量,而使得结构的性质在空间位置上也呈连续变化,从而消除了材料性能的突变,可以较好的避免或降低应力集中现象。芄怀浞发挥陶瓷耐高温、抗腐蚀和会属强度高、韧性好的特点,还能很好地解决金属和陶瓷强行匹配而引起的粘结强度低热膨胀系数不协调等问题。热障功能梯度材料在高温环境下呈现出优良的性能,被认为是可用于未来高速航天器、核工业以及众多研究者的兴趣。本文研究了旱拇竽佣群托∧佣韧淝约癋梁的稳定性问题。功能梯度材料梁的弯曲问题。基于三阶剪切变形梁理论建立了梁的运动方程,这些运动方程可以退化为研究弯曲和稳定性等问题的静态控制方程,还可以退化为一阶理论和经典理论下的基本方程。采用法的基本思想对所得基本方程鲈诨翟睾勺饔孟、简支和固支边界条件进行离散处理。最后数值求解了三种理论下旱拇竽佣群托∧佣韧淝侍猓盟玫氖到果考察了材料的梯度性质、长细比等因素对梁弯曲的影响,比较了三种理论下相应数值结果的差异。功能梯度梁的稳定性问题。把所得的旱那凸刂品程鲈谌仍睾勺饔孟虏牧闲灾视胛露任薰进行无量纲化,并利用法离散。最后,数值求解固支边界条件下功能梯度梁的临界屈曲热载荷,并得到了临界屈曲热载荷随梯度参数的变化曲线。结论表明:屈曲载荷随着梯度参数的增大而增大;随着长细比的增大,横向剪切变形的影响逐渐减小,因此屈曲载荷随着细长比的增大而增大。关键词:涣海煌淝磺籇功能梯度材料梁的力学行为研究
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豸仃刷谧锄侈‰‘滇曰期:功谀甓嘣耭兰州理工大学学位论文原创性声明和使用授权说明莎月/拢学位论文版权使用授权书原创性声明本人郑霞声明:所呈交的论文足本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除闹刑乇鹆以标注引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均己在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名:日期:本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,即:学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。本人授权兰州理工大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所将本学位论文收录到《中国学位论文全文数据库》,并通过网络向社会公众提供信息服务。日期:,日
第一章绪论功能梯度材料概述觥!АА觥狧臼功能梯度材料侵腹钩刹牧系囊K组成、结构啬骋环絩梢侧向另一侧呈连续梯度变化,从而使材料性质和功能也呈梯度变化的一种新型非均匀复合材料。艟早本科学家于年提出,最具有代表性的是山金槲和陶圈δ芴荻炔牧闲阅懿灰馔功能梯度材料的显著特点是:在宏观尺度上各组份材料的体积含量在空间位置上是连续变化的,;同时,这种材料具有很好的可设计性,可以通过优化方法有针对性地改变各组份材料体积含量的空间分布规律,从而达到优化结构内部应力分布的目的这种材料的优点就是能够充分发挥陶瓷耐高温、抗腐蚀和金属强度高、韧性好的特点,还能很好地解决金属和陶瓷强行匹配而引起的粘结强度低热膨胀系数不协调等问题。自从功能梯度材料概念引入以来,由于其新颖的材料可设计性思想和可能达到传统复合材料无法比拟的优良的热机性能,受到国内外普遍关注,已成为现代材料科学研究以及力学界的前沿课题。功能梯度材料早期主要用作航天器的热障涂层材料,后逐渐发展到直接用来作结构构件:目前,不仅在航空航天、汽车船舶、核反应堆、能源动力等工程领域应用广泛,而且在电子、化学、光学、声学、生物医学等技术领域也有十分广阔的应用前景“,在极高温度载荷作用下会出现脱层现象,或者在界面上萌生裂纹,而肖町弱材料的性能瓷或者小删会墉混合物组成的功能梯度材料。●●●●●●●—■●●—●。●●●—■●●●—■●●,●●一●●耳虎●女臁,●”
,复合材料中纤维和基体间热膨胀系数的差异,会导致残余应力存在。这些问料的体积组分沿空间的