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功能梯度材料的热/机械耦合分析研究进展 被引量：26
1
作者 王保林 杜善义 韩杰才 《力学进展》 EI CSCD 北大核心 1999年第4期528-548,共21页
对功能梯度材料结构的热／机械耦合问题的研究现状进行了评述，包括分析方法的进展、热载作用下的裂纹问题、优化设计问题、细观力学问题等，然后提出了需要进一步研究的方向．
关键词 功能梯度材料 热/机械耦合 热弹性 热应力 研究
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特高压GIS盆式绝缘子沿面闪络特性研究综述 被引量：42
2
作者 孙秋芹 罗宸江 +4 位作者 汪沨 陈赦 陈杰 周志成 王丽峰 《高压电器》 CAS CSCD 北大核心 2018年第5期17-25,32,共10页
盆式绝缘子是GIS最薄弱的绝缘环节。文中统计了GIS故障缺陷类型,对GIS故障发生率进行了计算。针对盆式绝缘子沿面闪络特性影响因素进行了系统分析,包括金属颗粒、绝缘子表面缺陷、表面电荷等。探讨了金属颗粒荷电和受力情况、运动特性... 盆式绝缘子是GIS最薄弱的绝缘环节。文中统计了GIS故障缺陷类型,对GIS故障发生率进行了计算。针对盆式绝缘子沿面闪络特性影响因素进行了系统分析,包括金属颗粒、绝缘子表面缺陷、表面电荷等。探讨了金属颗粒荷电和受力情况、运动特性及其抑制措施。对盆式绝缘子表面缺陷类型、演化过程及其检测方法进行了探索。直流电压下,GIS盆式绝缘子表面极易积聚大量电荷,文中对相关作用机理、测量方法和动态过程进行了总结。详细阐述了轮廓优化,介电涂层和功能梯度材料等提高沿面闪络电压方法的特点和应用范围,对各种方法的优缺点进行了讨论和比较。结合中国在建的特高压输电工程,对GIS/GIL盆式绝缘子设计提出了一些参考性建议。 展开更多
关键词 气体绝缘金属封闭开关设备 盆式绝缘子 沿面闪络 金属颗粒 表面电荷 功能梯度材料
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功能梯度材料Timoshenko梁的热过屈曲分析 被引量：31
3
作者 李世荣 张靖华 赵永刚 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2006年第6期709-715,共7页
研究了功能梯度材料Timoshenko梁在横向非均匀升温下的热过屈曲.在精确考虑轴线伸长和一阶横向剪切变形的基础上,建立了功能梯度Timoshenko梁在热_机械载荷作用下的几何非线性控制方程,将问题归结为含有7个基本未知函数的非线性常微分... 研究了功能梯度材料Timoshenko梁在横向非均匀升温下的热过屈曲.在精确考虑轴线伸长和一阶横向剪切变形的基础上,建立了功能梯度Timoshenko梁在热_机械载荷作用下的几何非线性控制方程,将问题归结为含有7个基本未知函数的非线性常微分方程边值问题.其中,假设功能梯度梁的材料性质为沿厚度方向按照幂函数连续变化的形式.然后采用打靶法数值求解所得强非线性边值问题,获得了横向非均匀升温场内两端固定Timoshenko梁的静态非线性热屈曲和热过屈曲数值解.绘出了梁的变形随温度载荷及材料梯度参数变化的特性曲线,分析和讨论了温度载荷及材料的梯度性质参数对梁变形的影响.结果表明,由于材料在横向的非均匀性,均匀升温时的梁中存在拉_弯耦合变形. 展开更多
关键词 功能梯度材料 TIMOSHENKO梁 热屈曲 打靶法 数值解
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热压法制备W/Cu功能梯度材料 被引量：26
4
作者 周张健 葛昌纯 李江涛 《材料科学与工艺》 EI CAS CSCD 2000年第1期52-54,共3页
对热压法制备W/Cu功能梯度材料的可行性进行了研究 ,并对其组织结构进行了观察 ,对其表观抗弯强度及抗热震性进行了测试 .结果表明在 1 80 0℃ ,1 8N/mm2 ,2h条件下可以制备Cu含量最高为 2 2 .5 5vol.%的W/Cu功能梯度材料 ,其密度可达... 对热压法制备W/Cu功能梯度材料的可行性进行了研究 ,并对其组织结构进行了观察 ,对其表观抗弯强度及抗热震性进行了测试 .结果表明在 1 80 0℃ ,1 8N/mm2 ,2h条件下可以制备Cu含量最高为 2 2 .5 5vol.%的W/Cu功能梯度材料 ,其密度可达理论密度的 94.6% .热压W/Cu功能梯度材料的成分分布与最初设计的成分分布有较大偏差 . 展开更多
关键词 功能梯度材料 热压烧结 钨铜复合材料
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W/Cu功能梯度材料的热应力优化设计 被引量：22
5
作者 凌云汉 白新德 +1 位作者 李江涛 葛昌纯 《稀有金属材料与工程》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2003年第12期976-980,共5页
运用有限元软件对W/Cu梯度材料进行了热应力优化设计,结果表明,在30MW/m2的表面热流负荷下,经过优化设计的W/Cu功能梯度材料有较好的热应力缓和效果,与非梯度材料相比等效热应力降低了62.3%,表面工作温度下降了50℃;与单纯金属W相比,W/C... 运用有限元软件对W/Cu梯度材料进行了热应力优化设计,结果表明,在30MW/m2的表面热流负荷下,经过优化设计的W/Cu功能梯度材料有较好的热应力缓和效果,与非梯度材料相比等效热应力降低了62.3%,表面工作温度下降了50℃;与单纯金属W相比,W/Cu梯度材料的表面工作温度较之大幅度降低445℃。 展开更多
关键词 W/Cu功能梯度材料 钨 面向等离子体材料 有限元分析 热应力 优化设计
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功能梯度悬臂梁弯曲问题的解析解 被引量：25
6
作者 仲政 于涛 《同济大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第4期443-447,共5页
将功能梯度悬臂梁作为平面应力问题处理.根据正交各向异性弹性体的基本方程,引入应力函数,假设所有材料常数沿厚度方向按同一函数规律变化,采用弹性力学半逆解法,求得功能梯度悬臂梁在端部集中力和力矩作用下的解析解.所得到的解,对任... 将功能梯度悬臂梁作为平面应力问题处理.根据正交各向异性弹性体的基本方程,引入应力函数,假设所有材料常数沿厚度方向按同一函数规律变化,采用弹性力学半逆解法,求得功能梯度悬臂梁在端部集中力和力矩作用下的解析解.所得到的解,对任意梯度函数均成立,且退化到各向同性均匀弹性情况下的结果,与已有的理论解相一致.对弹性模量分别按指数函数和幂函数梯度变化的算例进行了分析,结果显示功能梯度梁的轴向位移仍近似直线变化. 展开更多
关键词 功能梯度材料 悬臂梁 半逆解法
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功能梯度矩形厚板的三维热弹性分析 被引量：23
7
作者 陈伟球 边祖光 丁皓江 《力学季刊》 CSCD 北大核心 2002年第4期443-449,共7页
直接从三维热弹性力学基本方程出发,通过引入两个位移函数和两个应力函数,导出了一个二阶的齐次状态方程和一个四阶的非齐次状态方程。分析中采用了层合近似模型,即将板划分成厚度足够小的若干薄层,从而可将每一层内的材料常数近似为常... 直接从三维热弹性力学基本方程出发,通过引入两个位移函数和两个应力函数,导出了一个二阶的齐次状态方程和一个四阶的非齐次状态方程。分析中采用了层合近似模型,即将板划分成厚度足够小的若干薄层,从而可将每一层内的材料常数近似为常数。给出了任意厚度的四边简支横观各向同性功能梯度矩形板的热弹性分析,特别当板较薄时,与薄板理论进行了数值对比,发现两者结果吻合得很好。最后研究了材料梯度指标对热弹性场的影响,结果显示梯度指标对热应力和位移都有着显著的作用:在不同的区间,梯度指标对它们有不同的影响;并且在同一区间,梯度指标对两者的影响程度也有所不同。 展开更多
关键词 功能梯度材料 状态空间法 简支矩形板
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热/机械载荷下功能梯度材料矩形厚板的弯曲行为 被引量：12
8
作者 杨杰 沈惠申 《固体力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2003年第1期119-124,共6页
采用Reddy高阶剪切板理论 ,考虑材料物性参数随坐标和温度变化的特性 ,研究在均匀变化的温度场内功能梯度材料矩形板在面内与横向载荷共同作用下的横向弯曲问题 ,基于一维DQ法和Galerkin技术 ,给出了一对边固支、另对边任意约束时板弯... 采用Reddy高阶剪切板理论 ,考虑材料物性参数随坐标和温度变化的特性 ,研究在均匀变化的温度场内功能梯度材料矩形板在面内与横向载荷共同作用下的横向弯曲问题 ,基于一维DQ法和Galerkin技术 ,给出了一对边固支、另对边任意约束时板弯曲问题的半解析解 .以Si3N4/SUS30 4板为例考察了材料组份、温度场、面内载荷及边界约束条件等对功能梯度材料板弯曲行为的影响 . 展开更多
关键词 热/机械载荷 功能梯度材料 矩形厚板 弯曲行为 高阶剪切板理论 半解析法
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功能梯度材料微梁的热弹性阻尼研究 被引量：22
9
作者 许新 李世荣 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2017年第2期308-316,共9页
基于Euler-Bernoulli梁理论和单向耦合的热传导理论,研究了功能梯度材料(functionally graded material,FGM)微梁的热弹性阻尼(thermoelastic damping,TED).假设矩形截面微梁的材料性质沿厚度方向按幂函数连续变化,忽略了温度梯度在轴... 基于Euler-Bernoulli梁理论和单向耦合的热传导理论,研究了功能梯度材料(functionally graded material,FGM)微梁的热弹性阻尼(thermoelastic damping,TED).假设矩形截面微梁的材料性质沿厚度方向按幂函数连续变化,忽略了温度梯度在轴向的变化,建立了单向耦合的变系数一维热传导方程.热力耦合的横向自由振动微分方程由经典梁理论获得.采用分层均匀化方法将变系数的热传导方程简化为一系列在各分层内定义的常系数微分方程,利用上下表面的绝热边界条件和界面处的连续性条件获得了微梁温度场的分层解析解.将温度场代入微梁的运动方程,获得了包含热弹性阻尼的复频率,进而求得了代表热弹性阻尼的逆品质因子.在给定金属-陶瓷功能梯度材料后,通过数值计算结果定量分析了材料梯度指数、频率阶数、几何尺寸以及边界条件对TED的影响.结果表明:(1)若梁长固定不变,梁厚度小于某个数值时,改变陶瓷材料体积分数可以使得TED取得最小值;(2)固有频率阶数对TED的最大值没有影响,但是频率阶数越高对应的临界厚度越小;(3)不同的边界条件对应的TED的最大值相同,但是随着支座约束刚度增大对应的临界厚度减小;(4)TED的最大值和对应的临界厚度随着金属组分的增大而增大. 展开更多
关键词 功能梯度材料 微梁 热弹性阻尼 能量耗散 自由振动
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SiC/C功能梯度材料的制备 被引量：11
10
作者 曹文斌 武安华 +1 位作者 李江涛 葛昌纯 《北京科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第1期32-34,共3页
以经典无限大叠层板理论和热弹性力学为基础，通过自行开发的计算机辅助设计系统对ＳｉＣ／Ｃ ＦＧＭ中的热应力分布进行了理论分析，得到制备ＳｉＣ／Ｃ的功能梯度材料最佳工艺参数．采用热压烧结工艺，在 １９５０℃， ２５ ＭＰａ和... 以经典无限大叠层板理论和热弹性力学为基础，通过自行开发的计算机辅助设计系统对ＳｉＣ／Ｃ ＦＧＭ中的热应力分布进行了理论分析，得到制备ＳｉＣ／Ｃ的功能梯度材料最佳工艺参数．采用热压烧结工艺，在 １９５０℃， ２５ ＭＰａ和保温 １ｈ的条件下制备出了 Ｆ４和 Ｆ７两种无宏观缺陷的块体ＳｉＣ／Ｃ功能梯度材料．采用ＳＥＭ对ＦＧＭ微观结构进行了观察．５００℃室温淬水实验表明，按最佳参数制备的功能梯度材料Ｆ７具有良好的抗热震性能． 展开更多
关键词 功能梯度材料 碳化硅/碳 热压烧结工艺 制备 热应力分布 微观结构 抗热震性能
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功能梯度材料制备工艺及研究进展 被引量：21
11
作者 刘华炜 刘学武 张广文 《机械设计与制造》 北大核心 2012年第4期265-267,共3页
功能梯度材料是由日本首先提出的一种新型复合材料,是指由不同性能的材料沿厚度方向连续变化,从而使材料的特性在空间上呈连续梯度变化的一种新型可设计材料,由于其结构和性能的优异特性,使其成为材料领域的研究热点之一。对功能梯度材... 功能梯度材料是由日本首先提出的一种新型复合材料,是指由不同性能的材料沿厚度方向连续变化,从而使材料的特性在空间上呈连续梯度变化的一种新型可设计材料,由于其结构和性能的优异特性,使其成为材料领域的研究热点之一。对功能梯度材料的概念及产生背景进行了综述,重点阐述了功能梯度材料的各种制备技术原理和特点,对国内外近十年来功能梯度材料的研究成果进行了介绍,并对功能梯度材料的发展趋势及前景作了展望,提出了功能梯度材料进一步发展的方向。 展开更多
关键词 功能梯度材料 制备技术 研究成果 发展趋势
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功能梯度材料板的弯曲问题 被引量：14
12
作者 刘进 武兰河 张晓炜 《石家庄铁道学院学报》 2003年第2期1-5,共5页
基于一阶剪切变形理论推导了功能梯度材料矩形板的基本方程 ,并用一种新型的数值方法——微分容积法求解了该方程 ,讨论了边界条件。
关键词 功能梯度材料 矩形板 弯曲 微分容积法 边界条件 梯度指数 相对厚度 无量纲挠度 应力 剪切变形
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热环境中粘贴压电层功能梯度材料梁的自由振动 被引量：19
13
作者 李世荣 苏厚德 程昌钧 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2009年第8期907-918,共12页
研究了上下表面粘贴压电层的功能梯度材料Euler-Bernoulli梁在升温及电场作用下的屈曲和自由振动行为.在精确考虑轴线伸长基础上,建立了压电功能梯度材料层合梁在热-电-机载荷作用下的几何非线性动力学控制方程.其中,假设功能梯度材料... 研究了上下表面粘贴压电层的功能梯度材料Euler-Bernoulli梁在升温及电场作用下的屈曲和自由振动行为.在精确考虑轴线伸长基础上,建立了压电功能梯度材料层合梁在热-电-机载荷作用下的几何非线性动力学控制方程.其中,假设功能梯度材料性质沿厚度方向按照幂函数连续变化,上下压电层为各向同性均匀材料.在小振幅和谐振动假设下,上述非线性偏微分方程组被转化为两套相互耦合的常微分方程组,即过屈曲问题的控制方程和过屈曲构形附近的线性振动控制方程.采用打靶法数值求解上述两个耦合的常微分方程边值问题,获得了在均匀电场和横向非均匀升温场作用下两端固定压电-功能梯度材料层合梁在屈曲前和过屈曲构型附近的自由振动响应.绘出了梁的过屈曲平衡路径以及前3阶固有频率随热、电载荷及材料梯度参数变化的特性曲线.结果表明,梁的前3阶频率在屈曲前随着温度升高而减小,在进入过屈曲后它们却随着温度升高而增加.通过施加电压在压电层产生拉应力可有效地提高粱的热屈曲临界载荷,从而提高其固有频率. 展开更多
关键词 功能梯度材料 压电层合梁 热屈曲 自由振动 固有频率
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基于三维体素模型的功能梯度材料信息建模 被引量：15
14
作者 吴晓军 刘伟军 王天然 《计算机集成制造系统-CIMS》 EI CSCD 北大核心 2004年第3期270-275,共6页
以快速成型技术为背景,提出了一种基于体素模型的功能梯度材料/零件建模方法。根据八叉树结构,将复杂CAD模型离散为精确的26-邻接体素模型,选取点、线或面作为参考特征,以数字距离变换为手段,计算体素中心到特征点、线或面的最短欧氏距... 以快速成型技术为背景,提出了一种基于体素模型的功能梯度材料/零件建模方法。根据八叉树结构,将复杂CAD模型离散为精确的26-邻接体素模型,选取点、线或面作为参考特征,以数字距离变换为手段,计算体素中心到特征点、线或面的最短欧氏距离,选取适当的以此距离为变量的材料组分分布函数,建立起复杂零件的功能梯度材料模型,实验证实了本方法的有效性。 展开更多
关键词 三维体素模型 三维零件模型 功能梯度材料 快速成型 信息建模
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ZrO_2-Ni功能梯度材料的热冲击与热疲劳行为 被引量：12
15
作者 朱景川 来忠红 +1 位作者 尹钟大 李明伟 《材料科学与工艺》 EI CAS CSCD 2001年第4期387-392,共6页
通过抗热震参数分析和热循环试验研究了ZrO2 -Ni功能梯度材料 (FGM )的热冲击与热疲劳行为及其影响因素 .结果表明 ,ZrO2 -NiFGM抗热震参数呈梯度分布 ,ZrO2 侧抗热冲击断裂能力强而富Ni区热疲劳抗力高 .其热震破坏符合热疲劳损伤机理 ... 通过抗热震参数分析和热循环试验研究了ZrO2 -Ni功能梯度材料 (FGM )的热冲击与热疲劳行为及其影响因素 .结果表明 ,ZrO2 -NiFGM抗热震参数呈梯度分布 ,ZrO2 侧抗热冲击断裂能力强而富Ni区热疲劳抗力高 .其热震破坏符合热疲劳损伤机理 ,裂纹的准静态扩展为其控制因素 .热疲劳裂纹在梯度层内以微孔聚集、连接方式萌生和扩展 ,而在梯度层间无横向贯穿裂纹 ,克服了传统陶瓷 展开更多
关键词 功能梯度材料 热冲击 热疲劳 氧化锆陶瓷 镍 金属 复合材料
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功能梯度材料结构的热应力边界元分析 被引量：17
16
作者 高效伟 杨恺 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2011年第1期136-143,共8页
导出了一种新的可对功能梯度材料结构进行二维和三维热应力分析的积分方程,利用该方程并结合多区域边界元三步求解技术,可对由任意多种介质组成的变物性参数复合结构进行热应力分析;采用与弹性模量无关的Kelvin解作为问题的基本解,导出... 导出了一种新的可对功能梯度材料结构进行二维和三维热应力分析的积分方程,利用该方程并结合多区域边界元三步求解技术,可对由任意多种介质组成的变物性参数复合结构进行热应力分析;采用与弹性模量无关的Kelvin解作为问题的基本解,导出的积分方程含有由材料的非均质性以及温度变化引起的域积分;使用径向积分法将所有的域积分转换成等价的边界积分,从而建立起只需要边界离散的无内部网格边界元算法;最后对两种典型的飞行器防热结构进行二维和三维热应力算例分析,并通过与有限元计算结构对比验证结果的正确性. 展开更多
关键词 功能梯度材料 热应力分析 边界单元法 径向积分法 飞行器热防护系统
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功能梯度矩形板的三维弹性分析 被引量：14
17
作者 杨正光 仲政 戴瑛 《力学季刊》 CSCD 北大核心 2004年第1期15-20,共6页
将功能梯度三维矩形板的位移变量按双三角级数展开,以弹性力学的平衡方程为基础,导出位移形式的平衡方程。引入状态空间方法,以三个位移分量及位移分量的一阶导数为状态变量,建立状态方程。考虑四边简支的边界条件,由状态方程得到了功... 将功能梯度三维矩形板的位移变量按双三角级数展开,以弹性力学的平衡方程为基础,导出位移形式的平衡方程。引入状态空间方法,以三个位移分量及位移分量的一阶导数为状态变量,建立状态方程。考虑四边简支的边界条件,由状态方程得到了功能梯度三维矩形板的静力弯曲问题和自由振动问题的精确解。由给出的均匀矩形板自由振动问题的计算结果表明,与已有的理论解以及有限元方法的计算结果相吻合。假设功能梯度三维矩形板的材料常数沿板的厚度方向按照指数函数的规律变化,进一步给出了功能梯度三维矩形板的自由振动问题和静力弯曲问题的算例分析,并讨论了材料性质的梯度变化对板的动力响应和静力响应的影响。 展开更多
关键词 功能梯度材料 矩形板 三维弹性分析 状态空间法 静力弯曲 自由振动 弹性力学
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径向压力作用下功能梯度圆板的过屈曲 被引量：12
18
作者 马连生 赵永刚 杨静宁 《兰州理工大学学报》 CAS 北大核心 2006年第4期158-161,共4页
基于经典非线性板理论,研究了功能梯度圆板在均匀的径向压力作用下的轴对称过屈曲问题.假设功能梯度材料性质只沿板厚度方向,并呈成分含量的幂指数函数形式变化.推导了问题的控制方程,并用打靶法对其进行数值求解.利用数值结果考察了梯... 基于经典非线性板理论,研究了功能梯度圆板在均匀的径向压力作用下的轴对称过屈曲问题.假设功能梯度材料性质只沿板厚度方向,并呈成分含量的幂指数函数形式变化.推导了问题的控制方程,并用打靶法对其进行数值求解.利用数值结果考察了梯度材料性质以及边界条件对板过屈曲行为的影响.结果表明,功能梯度板的过屈曲行为与各向同性均匀板有很大区别,材料的梯度性质和边界条件都对其有重要影响. 展开更多
关键词 功能梯度材料 过屈曲 圆板 打靶法
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基于统一强度理论的冻结壁弹塑性应力分析 被引量：17
19
作者 曹雪叶 赵均海 张常光 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第3期769-774,809,共7页
将冻结壁等效为弹性模量、黏聚力呈抛物线分布的功能梯度材料(FGM)厚壁圆筒,基于统一强度理论,考虑中间主应力的影响,推导得到冻结壁的弹性极限荷载、弹塑性应力场及塑性极限荷载的解析解。将所得结果与均质冻结壁进行比较,并分析强度... 将冻结壁等效为弹性模量、黏聚力呈抛物线分布的功能梯度材料(FGM)厚壁圆筒,基于统一强度理论,考虑中间主应力的影响,推导得到冻结壁的弹性极限荷载、弹塑性应力场及塑性极限荷载的解析解。将所得结果与均质冻结壁进行比较,并分析强度理论参数对各个解析解的影响。研究结果表明:考虑冻结壁的FGM特性,应力分布较均质冻结壁有一定的变化,环向应力由线性分布变为抛物线型分布;环向应力的最大值不再出现在冻结壁的内壁或外壁,而是出现在冻结壁厚度的中部;与均质冻结壁相比,FGM冻结壁的弹性极限荷载较大,但塑性极限荷载却较小;FGM冻结壁的弹性极限荷载、塑性极限荷载、径向应力及环向应力均随强度理论参数的增大而增大。所得结果可为冻结壁的设计提供一定的理论参考。 展开更多
关键词 冻结壁 功能梯度材料 抛物线分布 统一强度理论 弹塑性分析 极限荷载
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热环境下贴压电层的功能梯度材料板的自由振动和动力响应 被引量：11
20
作者 黄小林 沈惠申 《应用力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第3期456-460,511,共5页
基于Reddy高阶剪切变形理论和广义Kármán型方程,用双重Fourier级数展开法求得了热环境下带压电层的功能梯度复合材料混合层合板的自由振动及动力响应的解析解,分析中考虑了材料热物参数对温度变化的依赖性,讨论了环境温度和... 基于Reddy高阶剪切变形理论和广义Kármán型方程,用双重Fourier级数展开法求得了热环境下带压电层的功能梯度复合材料混合层合板的自由振动及动力响应的解析解,分析中考虑了材料热物参数对温度变化的依赖性,讨论了环境温度和控制电压对固有频率及动力响应的影响。 展开更多
关键词 功能梯度材料 压电材料 混合层合板 固有频率 动力响应
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