功能梯度材料板的模量测定方法的初步探讨

介绍一种功能梯度材料板的弹性模量E和剪切模量G的测定方法。假设弹性模量E和泊松比ν为板长度方向的函数,借助有限元方法,将板用三角形单元离散化。在保证离散化后的三角形单元满足平衡方程的条件下,确定三个节点处弹性模量E和剪切模量G之间的关系。从而,在任意一个三角形单元中,当已知任意两节点处的弹性模量E和剪切模量G的数值后,可求出第三点处的弹性模量E和剪切模量G的数值。如此往复,可得到板在被三角形单元离散化后所有节点处的弹性模量E和剪切模量G。在数字仿真时,事先假设弹性模量E和泊松比ν为板长度方向的指数函数,并用有限元软件计算出板单元节点处的位移。再通过所得位移反过来求出离散分布的弹性模量E和剪切模量G。将计算出来的数值结果与假设的函数值进行比较后发现,计算的误差可是可以控制的。     

功能梯度材料板断裂分析

为深入理解功能梯度材料的断裂行为,研究了机械载荷下任意机械属性功能梯度材料板裂纹尖端特性,根据叠加方法,把应力场转化为裂纹表面载荷,采用基于非均匀单元的有限元方法计算并分析了机械载荷下功能梯度板裂纹尖端特性,针对含有中心裂纹功能梯度材料板,考察了应力强度因子的变化规律.研究结果表明,功能梯度材料结构的几何参数及材料属性对裂纹尖端无量纲应力强度因子的变化规律具有显著影响.     

正交各向异性功能梯度材料板I型裂纹应力、应变分析

文章对含I型裂纹的正交各向异性功能梯度材料板沿其板厚的弹性常数表达式呈指数函数变化时的应力-应变场进行分析。从而完整地推导出功能梯度正交各向异性材料板的裂纹尖端应力场、应变场的理论计算公式。     

正交各向异性功能梯度材料板Ⅰ型裂纹应力、应变分析

文章对含Ⅰ型裂纹的正交各向异性功能梯度材料板沿其板厚的弹性常数表达式呈指数函数变化时的应力-应变场进行分析.从而完整地推导出功能梯度正交各向异性材料板的裂纹尖端应力场、应变场的理论计算公式.     

功能梯度材料拓扑优化研究

改进了传统的双向渐进拓扑优化(BESO)方法,引入了新的增删单元准则,结合梯度单元法成功地对功能梯度材料进行了拓扑优化,对今后进一步的发展作了展望。     

弹性波在功能梯度材料中的传播

对弹性波在功能梯度材料中的传播速度问题进行了研究.利用积分变量代换,建立了功能梯度材料中波动变系数微分方程.借助于数值计算手段对功能梯度材料弹性模量和密度按指数形式递增、递减分布两种情况的波动变系数微分方程进行了求解,从中分离出波速.得到了功能梯度材料中弹性波的波速变化曲线,讨论了弹性波在功能梯度材料中传播时波速的变化规律,并且分析了弹性波在功能梯度材料中传播的一般性质.     

用边界元分析功能梯度材料的稳态热传导

假设材料梯度参数热传导率以指数形式变化,应用Green函数导出了功能梯度材料稳态热传导问题的边界积分方程,提出用均匀材料的Green函数及与材料梯度参数有关的项共同表达梯度材料的Green函数。以某梯度材料转子为例,用边界元法对其进行了稳态热传导分析,并通过与有限元方法所得分析结果进行对比验证此方法的正确性。     

梯度功能材料的研究进展

介绍了梯度功能材料的概念和开发背景,着重论述了梯度功能材料设计、制备与性能评价方面的研究现状与应用前景.     

功能梯度材料的研究进展

功能梯度材料是一种由不同性能的材料在组成和结构上沿厚度方向呈连续变化的新型复合材料，着重阐述了此种材料在设计，制备和性能评价等方面的研究进展以及功能梯度材料在国内外的研究成果，应用和发展前景。     

功能梯度涂层材料的研究进展

功能梯度材料(FGM)是一种新型的复合材料,文章综述了其特征和性能及其热——机械理论分析的研究进展,其中包括一维稳态温度场的精确解、动态热载作用下的复合材料层合板模型、热载作用下的裂纹问题。并综述了功能梯度材料目前常采用的一些制备方法及使用情况,其中包括火花等离子烧结技术、粉末冶金法及离子结构工艺等,从而预见其具有很好的发展前途。     

带裂纹功能梯度材料薄板SIFs分析的广义参数Williams单元

根据Williams级数位移场,仅考虑弹性模量E为坐标的函数,通过改变裂尖奇异区微单元刚度集成方式,推导建立了功能梯度材料薄板平面断裂分析的广义参数Williams单元新格式.结合含中心斜裂纹和边界裂纹的功能梯度材料薄板,分析了弹性模量E的分布形式、裂纹倾角及裂纹长度对裂尖应力强度因子的影响.算例结果表明:该方法能够直接且高效求解带裂纹功能梯度材料薄板的裂尖应力强度因子;当弹性模量E呈单调变化且其梯度与荷载方向平行或垂直时,分别会使中心斜裂纹两个裂尖的I型或II型应力强度因子值产生差异,而应力强度因子随裂纹倾斜角度的分布规律并不受弹性模量E的分布形式影响.     

功能梯度材料板I型裂纹的断裂力学研究

重点对含I型裂纹正交异性功能梯度材料板的应力场和位移场进行理论分析。首次推出了正交异性功能梯度材料板的裂纹尖端应力场、位移场和梯度应力强度因子的理论计算公式。本研究成果对功能梯度材料的断裂分析有重要的理论价值和工程使用价值。     

沿板平面材料组分变异功能梯度板件分析

发展了一种细观分析和宏观计算相结合的计算方法——细观元法．细观元法是使功能梯度构件宏观响应和材料组分的几何、物理、构造参数直接发生关联的分析方法，实现材料细观结构到构件宏观响应的直接过度分析．细观元方法相比一般有限元法不增加结点自由度，却使得功能梯度板件内任意方向细观结构变化得到反映．目前功能梯度板件分析只能处理材料特性沿厚度方向梯度变化，而运用此方法则直接从制备时给定的材料组分分布出发计算构件宏观响应，并给出了沿板平面方向材料特性梯度变化功能梯度板件的力学量三维分布形态．     

梯度功能材料的优化设计及发展

梯度功能材料是 2 0世纪 80年代出现的一种新型功能材料 ,具有许多优良性能 ,因此 ,得到广泛应用。该文论述了梯度功能材料的优化设计与制备方法 ,其设计思想是通过 2种或 2种以上性质不同的材料 ,连续改变其组成、组织、结构与空隙等要素 ,使其内部界面消失 ,得到可应用于高温环境下新型功能材料。目前 ,该材料的发展已突破耐高温材料的领域 ,并向能源、化工、光学、电学及生物医学工程等领域发展与应用     

功能梯度材料板中P-SV波的传播特性

了解功能梯度材料板中波的传播特性,对这种材料的无损检测十分重要.研究了非均匀FGM板中面内PSV波的传播规律,采用WKBJ方法推导了FGM板中PSV波的频散关系方程式,得出了FGM板PSV波的近似解析解,同时给出了它们的数值实现算法,以实用的金属(Ni)-陶瓷(TiC)梯度材料板模型为实例,研究了当板中几个材料参数变化时PSV波的频散关系变化规律,并给出了PSV波波面上与各阶频散关系对应的位移分布曲线图,板厚度变化时,波数相应变化,对应于同一导波相速度,随着板的厚度增大,面内耦合波波数相应减小,当板厚度不变,材料组成成分比率发生改变时,波数相应发生变化,当金属含量比率逐渐降低,同样的相速度下,耦合波的波数随之增大,随着波速的增大,频散曲线趋于平缓.     

功能梯度材料断裂力学研究进展

 功能梯度材料断裂力学的研究对优化功能梯度材料的设计具有重要意义,功能梯度材料的广泛应用促进了其断裂力学的深入发展。本文对功能梯度材料断裂力学问题的研究现状进行了评述,包括动静态断裂力学问题、热弹性断裂力学问题以及功能梯度材料断裂力学试验研究。最后探讨了功能梯度材料断裂力学所面临的新课题及发展方向。     

基于混合Trefftz有限梯度元法的功能梯度材料热传导数值模拟

针对功能梯度材料物性参数随坐标变化的特点,基于Trefftz完备解提出了求解功能梯度材料热传导问题的有限梯度元方法。首先,利用变量代换推导出指数型、二次型和三角型功能梯度材料稳态热传导问题的Trefftz完备解;然后,利用Trefftz完备解对单元内部的温度场进行插值,构造出可自然模拟材料梯度属性的梯度单元,在该基础上建立混合Trefftz有限梯度元法求解功能梯度材料的稳态热传导方程;最后,采用混合Trefftz有限梯度元法对典型功能梯度材料板的温度分布进行数值模拟,以验证该方法的正确性和有效性。     

各向异性功能梯度材料板Ⅰ型裂纹断裂力学研究

针对材料参数在厚度方向可按任意函数连续变化的梯度材料,给出了一个新的分层模型．恰当选取分析平面,使材料参数沿2轴方向按任意函数形式连续变化,利用该模型并借助复变函数方法,研究了各向异性功能梯度材料的Ⅰ型裂纹平面断裂问题．首次推出了材料参数沿梯度方向按任意函数连续变化的各向异性功能梯度材料板Ⅰ型裂纹尖端的应力场、位移场和梯度应力强度因子的理论计算公式．结果显示裂纹尖端应力场同样具有r反平方根的奇异性,因此可以运用广泛应用于均匀材料中的断裂力学方法来研究各向异性功能梯度材料问题．     

轴对称功能梯度材料设计模型

采用弹性力学,复合材料力学以及计算数学的有关理论,建立起了轴对称功能梯度材料分析模型,结合这类材料实际应用背景,给出了理论模型求解的边界条件,在求解梯度层层间热应力的过程中,引入了三角级数来描述功能梯度材料层间热应力,从而得到了层间热应力的精确解,以此优化这类材料的设计与实现该类材料的成功制备。     

功能梯度材料的研究现状

功能梯度材料是一种新型复合材料.阐述了功能梯度材料的概念、种类、主要制备方法、设计方法、特征评价及应用领域,并讨论了功能梯度材料研究的主要方面.