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功能梯度板屈曲有限元分析

发布时间:2018-05-13 13:19

  本文选题:功能梯度材料 + 有限元 ; 参考:《扬州大学》2015年硕士论文


【摘要】:功能梯度复合材料具有良好的强度和耐热冲击性,其优越的高强度和耐热冲击性源于功能梯度复合材料消除了两种或多种材料的接触界面,缓解了界面处的热应力集中。由不同的梯度组合,其物理力学性能有了很大的改进。在相同热荷载条件下,纯金属的抗热冲击性能低于纯陶瓷板,而当梯度参数合适时,功能梯度复合材料板的抗热冲击性能优于陶瓷板,体现了功能梯度复合材料抗热冲击的优越性。本文采用线性理论,用数值计算方法分析了功能梯度复合材料板的前屈曲力学行为。通过变分原理和最小势能原理建立了功能梯度复合材料板在面内载荷作用下的稳定性控制方程。采用有限元法研究功能梯度复合材料板的屈曲问题。采用基于物理中面的功能梯度复合材料板理论,消除了拉弯耦合项,控制方程的边界条件更加简便,在处理功能梯度复合材料板时比基于几何中面的层合板理论更加简洁方便。此理论在应用工程领域具有明显优势。本文数值结果与已有文献进行了比较,证明了本文研究方法的正确性。详细分析了不同机械荷载包括单向均布荷载,双向均布荷载,剪切荷载,对不同边界条件功能梯度材料板无量纲临界荷载的影响。还讨论了面内荷载,梯度指数,不同边界约束对屈曲特性的影响。
[Abstract]:Functionally graded composites have good strength and heat resistance impact, and their superior high strength and heat resistance impact are due to the elimination of contact interface between two or more materials and the relaxation of thermal stress concentration at the interface. The physical and mechanical properties have been greatly improved by different gradient combinations. Under the same thermal load, the thermal shock resistance of pure metal is lower than that of pure ceramic plate, and the thermal shock resistance of functionally graded composite plate is better than that of ceramic plate when the gradient parameters are appropriate. The advantages of thermal shock resistance of functionally graded composites are demonstrated. In this paper, the prebuckling mechanical behavior of functionally graded composite plates is analyzed by means of linear theory and numerical method. The stability control equations of functionally graded composite plates under in-plane loading are established by means of variational principle and minimum potential energy principle. The buckling problem of functionally graded composite plates is studied by finite element method. Using the theory of functionally graded composite plate based on physical middle plane, the coupling term of tension and bending is eliminated, and the boundary condition of the governing equation is more convenient, and the theory of laminated plate based on geometric middle plane is more concise and convenient than the theory of laminated plate based on geometric middle plane in the treatment of functionally graded composite plate. This theory has obvious advantages in the field of applied engineering. The numerical results in this paper are compared with the previous literatures, and the correctness of this method is proved. The effects of different mechanical loads, including unidirectional uniform load, bidirectional uniform load and shear load, on the dimensionless critical loads of functionally graded material plates with different boundary conditions are analyzed in detail. The effects of in-plane loads, gradient exponents and different boundary constraints on buckling characteristics are also discussed.
【学位授予单位】:扬州大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:V250

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本文编号:1883316

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