本文主要研究内容
作者郑晨一（2019）在《中心对称非均质弹性体应力集中问题研究》一文中研究指出：应力集中是影响结构承载能力的重要因素。不同于均质材料,功能梯度材料的材性随空间坐标呈梯度变化,现有研究结果表明,若设计得当,功能梯度构件能一定程度缓解应力集中烈度。然而由于功能梯度构件材性的非均匀特征,令此类构件的力学响应更加复杂。因此必须进行充分的计算分析,并反馈到设计环节。本文对含功能梯度镀层的厚壁球壳进行了应力分析。本文假设了功能梯度镀层剪切模量服从幂函数分布且泊松系数为常数,基于三维弹性理论的位移体系,求解了静水应力、单轴拉伸和双轴均匀拉伸三种工况下含功能梯度镀层厚壁球壳中的应力场。对于静水应力工况下的求解,首先利用模型和载荷的球对称特征,从径向位移出发,通过控制方程得到变系数的位移平衡方程。其次,直接求解位移平衡方程,得到径向位移通解。最后匹配边界条件,通过几何和物理方程得到静水应力作用下含功能梯度镀层厚壁球壳的应力场。对于单轴拉伸工况下的求解,首先利用多层剪切模量呈梯度变化的均质子层来模拟功能梯度镀层。其次,基于弹性理论的位移体系,利用Boussinesq位移势函数来求解单轴拉伸下单个有限大均质子层的应力场。再次,根据单个均质子层的应力场,利用矩阵传递运算得到多个完美连接均质子层的应力场。最后,对多个完美连接均质子层进行剪切模量的调控,来模拟功能梯度镀层,从而得到单轴拉伸下含功能梯度镀层均质厚壁球壳的应力场。对于双轴拉伸工况下的求解,首先采用与单轴拉伸工况下相同的位移势函数,重新匹配双轴拉伸工况下的应力边界条件,进而得到各个均质子层的解析解。其次,调控各个均质子层的剪切模量来拟合功能梯度镀层的剪切模量分布。最后,得到双轴拉伸下含功能梯度镀层厚壁球壳的应力场。在理论解的基础上,本文定量分析了功能梯度镀层的材性分布特性对厚壁球壳应力集中因子的作用,并将计算结果与含均质镀层厚壁球壳的应力集中因子进行了对比,从而实现以减小应力集中因子为目的的功能梯度材料参数分析。研究结果表明,通过对功能梯度镀层材性的合理设计,可以显著减小厚壁球壳的应力集中因子,其中静水内压下减小91.0%,静水外拉下减小29.0%;单轴拉伸下经向应力集中因子减小44.5%,纬向应力集中因子减小75.2%;双轴拉力下切向应力集中因子减小48.0%。为验证理论解的正确性,本文另采用ABAQUS/Standard软件对模型进行有限元数值模拟。首先,由于模型的球对称性和载荷的轴对称性,建立1/8个厚壁球壳;其次,利用10个完美连接的均质子层模拟功能梯度镀层;再次,采用C3D8R单元进行网格划分;再次,在截面上施加各工况下的荷载和边界条件;最后,将有限元数值模拟的结果与理论解的结果进行比对。结果表明,有限元的结果与理论解良好吻合。本文首次求解了含功能梯度镀层厚壁球壳在单轴拉伸和双轴拉伸下的应力场,在此过程中,通过数学弹性力学模型的建立和求解,利用离散的均质子层模拟功能梯度镀层,实现了含功能梯度镀层厚壁球壳的理论求解。该问题的求解,为合理调控功能梯度材料的参数,缓减应力集中现象提供了理论依据。由于微观孔洞和夹杂等几何缺陷周边的应力集中是导致泡沫金属材料失效的重要因素之一。因此,本文研究成果对于应用功能梯度材料提高泡沫金属强度具有指导意义。
Abstract
ying li ji zhong shi ying xiang jie gou cheng zai neng li de chong yao yin su 。bu tong yu jun zhi cai liao ,gong neng ti du cai liao de cai xing sui kong jian zuo biao cheng ti du bian hua ,xian you yan jiu jie guo biao ming ,re she ji de dang ,gong neng ti du gou jian neng yi ding cheng du huan jie ying li ji zhong lie du 。ran er you yu gong neng ti du gou jian cai xing de fei jun yun te zheng ,ling ci lei gou jian de li xue xiang ying geng jia fu za 。yin ci bi xu jin hang chong fen de ji suan fen xi ,bing fan kui dao she ji huan jie 。ben wen dui han gong neng ti du du ceng de hou bi qiu ke jin hang le ying li fen xi 。ben wen jia she le gong neng ti du du ceng jian qie mo liang fu cong mi han shu fen bu ju bo song ji shu wei chang shu ,ji yu san wei dan xing li lun de wei yi ti ji ,qiu jie le jing shui ying li 、chan zhou la shen he shuang zhou jun yun la shen san chong gong kuang xia han gong neng ti du du ceng hou bi qiu ke zhong de ying li chang 。dui yu jing shui ying li gong kuang xia de qiu jie ,shou xian li yong mo xing he zai he de qiu dui chen te zheng ,cong jing xiang wei yi chu fa ,tong guo kong zhi fang cheng de dao bian ji shu de wei yi ping heng fang cheng 。ji ci ,zhi jie qiu jie wei yi ping heng fang cheng ,de dao jing xiang wei yi tong jie 。zui hou pi pei bian jie tiao jian ,tong guo ji he he wu li fang cheng de dao jing shui ying li zuo yong xia han gong neng ti du du ceng hou bi qiu ke de ying li chang 。dui yu chan zhou la shen gong kuang xia de qiu jie ,shou xian li yong duo ceng jian qie mo liang cheng ti du bian hua de jun zhi zi ceng lai mo ni gong neng ti du du ceng 。ji ci ,ji yu dan xing li lun de wei yi ti ji ,li yong Boussinesqwei yi shi han shu lai qiu jie chan zhou la shen xia chan ge you xian da jun zhi zi ceng de ying li chang 。zai ci ,gen ju chan ge jun zhi zi ceng de ying li chang ,li yong ju zhen chuan di yun suan de dao duo ge wan mei lian jie jun zhi zi ceng de ying li chang 。zui hou ,dui duo ge wan mei lian jie jun zhi zi ceng jin hang jian qie mo liang de diao kong ,lai mo ni gong neng ti du du ceng ,cong er de dao chan zhou la shen xia han gong neng ti du du ceng jun zhi hou bi qiu ke de ying li chang 。dui yu shuang zhou la shen gong kuang xia de qiu jie ,shou xian cai yong yu chan zhou la shen gong kuang xia xiang tong de wei yi shi han shu ,chong xin pi pei shuang zhou la shen gong kuang xia de ying li bian jie tiao jian ,jin er de dao ge ge jun zhi zi ceng de jie xi jie 。ji ci ,diao kong ge ge jun zhi zi ceng de jian qie mo liang lai ni ge gong neng ti du du ceng de jian qie mo liang fen bu 。zui hou ,de dao shuang zhou la shen xia han gong neng ti du du ceng hou bi qiu ke de ying li chang 。zai li lun jie de ji chu shang ,ben wen ding liang fen xi le gong neng ti du du ceng de cai xing fen bu te xing dui hou bi qiu ke ying li ji zhong yin zi de zuo yong ,bing jiang ji suan jie guo yu han jun zhi du ceng hou bi qiu ke de ying li ji zhong yin zi jin hang le dui bi ,cong er shi xian yi jian xiao ying li ji zhong yin zi wei mu de de gong neng ti du cai liao can shu fen xi 。yan jiu jie guo biao ming ,tong guo dui gong neng ti du du ceng cai xing de ge li she ji ,ke yi xian zhe jian xiao hou bi qiu ke de ying li ji zhong yin zi ,ji zhong jing shui nei ya xia jian xiao 91.0%,jing shui wai la xia jian xiao 29.0%;chan zhou la shen xia jing xiang ying li ji zhong yin zi jian xiao 44.5%,wei xiang ying li ji zhong yin zi jian xiao 75.2%;shuang zhou la li xia qie xiang ying li ji zhong yin zi jian xiao 48.0%。wei yan zheng li lun jie de zheng que xing ,ben wen ling cai yong ABAQUS/Standardruan jian dui mo xing jin hang you xian yuan shu zhi mo ni 。shou xian ,you yu mo xing de qiu dui chen xing he zai he de zhou dui chen xing ,jian li 1/8ge hou bi qiu ke ;ji ci ,li yong 10ge wan mei lian jie de jun zhi zi ceng mo ni gong neng ti du du ceng ;zai ci ,cai yong C3D8Rchan yuan jin hang wang ge hua fen ;zai ci ,zai jie mian shang shi jia ge gong kuang xia de he zai he bian jie tiao jian ;zui hou ,jiang you xian yuan shu zhi mo ni de jie guo yu li lun jie de jie guo jin hang bi dui 。jie guo biao ming ,you xian yuan de jie guo yu li lun jie liang hao wen ge 。ben wen shou ci qiu jie le han gong neng ti du du ceng hou bi qiu ke zai chan zhou la shen he shuang zhou la shen xia de ying li chang ,zai ci guo cheng zhong ,tong guo shu xue dan xing li xue mo xing de jian li he qiu jie ,li yong li san de jun zhi zi ceng mo ni gong neng ti du du ceng ,shi xian le han gong neng ti du du ceng hou bi qiu ke de li lun qiu jie 。gai wen ti de qiu jie ,wei ge li diao kong gong neng ti du cai liao de can shu ,huan jian ying li ji zhong xian xiang di gong le li lun yi ju 。you yu wei guan kong dong he ga za deng ji he que xian zhou bian de ying li ji zhong shi dao zhi pao mo jin shu cai liao shi xiao de chong yao yin su zhi yi 。yin ci ,ben wen yan jiu cheng guo dui yu ying yong gong neng ti du cai liao di gao pao mo jin shu jiang du ju you zhi dao yi yi 。
论文参考文献
论文详细介绍
论文作者分别是来自东南大学的郑晨一，发表于刊物东南大学2019-10-18论文，是一篇关于功能梯度材料论文,厚壁球壳论文,应力集中论文,位移势函数法论文,有限元模拟论文,东南大学2019-10-18论文的文章。本文可供学术参考使用，各位学者可以免费参考阅读下载，文章观点不代表本站观点，资料来自东南大学2019-10-18论文网站，若本站收录的文献无意侵犯了您的著作版权，请联系我们删除。
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