论文部分内容阅读
近年来,随着现代航空、航天、兵器等高技术的迅速发展,陶瓷/金属梯度热障涂层成为当前国内外材料科学最活跃的研究领域之一。它一侧是具有高强度、高韧性的金属材料,另一侧是具有耐高温特性的陶瓷材料,中间由金属和陶瓷复合成的梯度材料。这种非均质的复合涂层综合了金属与陶瓷的优点,既具有很好的隔热效果,又具有很强的韧性。对于陶瓷/金属热障涂层来说,需在保证隔热效果的同时,使涂层具有更长的使用寿命,故热应力的研究就显得尤为重要了。本文以陶瓷/金属梯度热障涂层为研究对象,主要开展了如下研究工作:
⑴根据泛函变分原理,推导出FGM材料热传导有限元基本方程。同时,利用加权余量法,推导出了FGM材料热弹性问题的有限元法基本方程。
⑵在此理论基础上,推导出陶瓷/金属梯度热障涂层的热传导及热应力有限元法基本方程.结合算例,通过数值计算,得到了梯度热障涂层多层平板、多层圆筒两个模型的温度和(沿涂层厚度方向)热应力分布规律,并主要研究了梯度层层数变化、梯度层组分变化、梯度层厚度变化因素对热应力的影响。
本文结论为陶瓷/金属梯度热障涂层的制备以及优化设计提供理论计算和分析依据。