功能梯度圆筒热弹性问题的状态空间解

发布时间：2025-05-13 04:11

　　 文章研究了功能梯度圆筒受轴对称温度荷载时的热弹性问题。基于热传导方程、热弹性方程、平衡方程和引入热流密度,建立了圆筒热弹性轴对称平面应变问题的状态空间理论,得到了材料参数沿径向任意梯度变化圆筒热弹性问题的状态空间解。算例验证了文中解的正确性和有效性。文中方法可推广到任意梯度圆筒的瞬态热应力和热动力响应分析。

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【部分图文】：

图１功能梯度圆筒的横截面不考虑圆筒的体力和内部热源场函数在圆

材料参数是关于径向坐标的幂函数或指数函数。近年来，国内已将状态空间理论应用于层合材料的热传导［９－１０］和热应力［１１－１２］分析，该方法的优势是对材料参数和边界条件的适应性比较强，并且效率高、精度好。本文针对材料参数沿径向任意变化的圆柱热弹性问题，选择温度场和弹性场作为状态变量....

图２功能梯度圆筒的温度沿径向分布为考察材料参数为间断函数的功能梯度圆

Λ（Ｒ）＝ｅｍ３（Ｒ－Ａ）（１４）其中，ｍ１＝２．０；ｍ２＝０．３；ｍ３＝３．０。计算过程中发现，只需取ｎ＝３０就得到足够精确的解。同时，利用有限元分析软件ＡＮＳＹＳ也对该算例进行热弹性分析。该功能梯度圆筒的温度、径向位移和径向应力沿径向分布的本文解如图２～图４所示，并将本文解与....

图３功能梯度圆筒的径向位移沿径向分布

面置于温度为Θａ＝０和Θｂ＝１的环境中，且环境温度Θａ和Θｂ保持不变，内、外表面传热系数仍取Ｈａ＝Ｈｂ＝３０。图３功能梯度圆筒的径向位移沿径向分布图４功能梯度圆筒的径向应力沿径向分布该组合圆筒的温度、径向位移和径向应力沿径向分布的本文解和有限元解如图５～图７所示。结果表明，本文解....

图４功能梯度圆筒的径向应力沿径向分布

面置于温度为Θａ＝０和Θｂ＝１的环境中，且环境温度Θａ和Θｂ保持不变，内、外表面传热系数仍取Ｈａ＝Ｈｂ＝３０。图３功能梯度圆筒的径向位移沿径向分布图４功能梯度圆筒的径向应力沿径向分布该组合圆筒的温度、径向位移和径向应力沿径向分布的本文解和有限元解如图５～图７所示。结果表明，本文解....

本文编号：4045724