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主办单位:煤炭科学研究总院有限公司、中国煤炭学会学术期刊工作委员会
基于Mori-Tanaka方法的功能梯度厚壁圆筒近似热弹性理论解
  • 79
  • 作者

    刘伟艺李志强辛立彪

  • 单位

    太原理工大学机械与运载工程学院太原理工大学航空航天学院

  • 摘要
    功能梯度厚壁圆筒作为一种典型的工程结构常被用于运输或储存石油、化工气体等,在其服役环境中往往会受到力学和热学荷载共同作用影响。目前对功能梯度厚壁圆筒的热弹性问题进行分析时存在不能考虑组分材料微观结构影响的问题,利用有效的细观力学方法如Mori-Tanaka方法评估功能梯度材料等效参数时可以有效解决上述问题,然而已有文献只给出了基于Mori-Tanaka方法功能梯度厚壁圆筒受力学和热学荷载的数值解,并且只考虑了球形夹杂这一单一夹杂形状的情形。因此,针对上述存在问题,本文基于Mori-Tanaka方法对功能梯度厚壁圆筒的热弹性问题进行分析,给出了一种近似热弹性理论解,该理论解不仅与数值解契合度高,而且可以考虑夹杂形状对物理量的影响。最后本文分析了不同边界条件下夹杂形状对径向位移和各向应力的影响。结果显示,在两种边界下,夹杂形状对径向位移都有较大的影响;但在温度边界下,夹杂形状对径向应力有较大影响,对轴向应力和周向应力影响较小;在应力边界下,夹杂形状对轴向应力影响较大,对周向应力和径向应力影响较小。
  • 关键词

    功能梯度材料厚壁圆筒Mori-Tanaka方法热弹性理论解夹杂形状

  • 文章目录
    1 问题描述
    2 基本方程
    2.1 稳态热传导方程
    2.2 平衡方程和几何方程
    2.3 本构方程
    3 基于Mori-Tanaka方法FGM圆筒热弹性分析
    3.1 温度场
    3.2 热弹性数值解
    3.3 热弹性近似理论解
    4 数值计算和结果分析
    4.1 近似理论解与数值解比较
    4.2 温度边界下夹杂形状对材料力学性能影响
    4.3 应力边界下夹杂形状对材料力学性能影响
    5 结 语
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