换热边界下变物性梯度功能材料板稳态热应力

摘要

用非线性有限元法分析了由ZrO2和Ti-6Al-4V组成的变物性梯度功能材料无限自由长板在对流换热边界下的稳态热应力问题,检验了方法的正确性,给出了该材料板的稳态热应力场分布,并与不考虑变物性时的结果进行了比较.结果表明:当M=1.0时,考虑变物性的最大拉应力比不考虑变物性减小70.5%,最大压应力减小62.5%;此外,材料组分的分布形状系数M、环境介质温度、对流换热系数和孔隙度P的变化对变物性梯度功能材料板的稳态热应力场分布均有明显的影响;在本研究相同条件下,当孔隙度系数A=3.99时,陶瓷侧拉应力最大.此结果为梯度功能材料的设计制备提供了准确的理论计算依据.