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本文选用二维ZrO2/Al1100/Ti-6Al-4V FGM平板为主要研究模型,采用修正混合模型预测2D-FGM板的热力学物性参数,基于热传导理论和热弹性理论,采用Fortran计算机高级语言进行编写有限元程序,对第一类加热边界条件下二维ZrO2/Al1100/Ti-6Al-4V FGM板在不同热学边界条件下的温度场及不同热力学边界条件下应力场进行求解。根据得出的计算结果,分别对不同热学边界条件下温度场分布的影响规律、不同热力学边界条件下热应力场分布的影响规律进行分析讨论。 二维功能梯度板的温度场计算结果显示: 位移边界条件对温度场的分布并无影响,这里不再考虑边界条件的变化。当板的初始温度恒定,仅在上侧施加温度荷载时,尽管板的几何形状、初始温度和外在温度荷载均关于x/l=0.5对称,但由于热导率的不同使求解域内左侧温度值明显大于右侧温度值。当同时在2D-FGM板下侧以及左右两侧施加温度荷载时,这使得由于热导率不同而产生的左右两侧的温度差值明显降低。 二维功能梯度板的热应力场计算结果显示: 热学边界条件和位移边界条件对热应力2D-FGM板的等应力线分布均有明显的影响。热学边界条件决定了2D-FGM板热应力场分布的应力值的分布范围;位移边界条件决定了2D-FGM板热应力场等应力线的分布特点。在简支情况下左右边界和悬臂板的右边界三个自由边界的热应力σx为零。在两端固定和四周固定下,矩形板的等应力线不具有对称性,其变化规律和热导率相同。 本文对不同热学边界条件和位移边界条件下的2D-FGM板温度场和应力场的研究成果,可为此种功能梯度材料模型结构的设计优化、工程制备及应用提供有效、合理的理论依据。