Al/SiC功能梯度材料(FGM)涂层板的安定性分析

摘要

目的对热机械载荷环境下的金属/陶瓷功能梯度材料涂层板进行安定性分析,并获得其安定载荷区域,为其工程安全使用提供一定的理论依据。方法在已有工作基础上,采用分段指数函数模型描述梯度涂层板中的材料热物参数空间梯度分布,基于静力安定理论建立梯度涂层板弹性区域的理论分析模型和安定区域的理论分析模型,通过编程数值计算,结合自平衡的残余应力场和板内应力分布情况,分析了Al/SiC功能梯度材料涂层板的安定区域。结果计算分析出Al/SiC功能梯度材料涂层板弹性区域边界和安定区域边界,其中安定区域边界由两部分组成,一部分为Shakedown-Reversed Plasticity boundary(S-RP),另一部分为Shakedown-IncrementalCollapseboundary(S-IC),并得到处于安定情况下所能承受的极限热载增量为(35)q=154 4.0℃,单位厚度下所能承受的极限机械载荷为=6167.3 N/mmxP。涂层板上表面热物理性能最弱,最容易发生塑性循环变形破坏。结论根据安定分析结果,可预先选择功能梯度涂层板所能使用的热机械环境,为涂层板的安全使用提供可靠的理论依据。另外,为得到更佳的安定区域和适应更苛刻的热机械环境,安定分析结果可对涂层板制备优化设计提供较好的参考。