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题名变厚度各向异性功能梯度转动圆盘的弹性分析
被引量：1
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作者
彭旭龙
黄海平
李进宝
陈央
陈子光
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机构
长沙理工大学土木工程学院力学系
华中科技大学航空航天学院工程力学系
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出处
《应用数学和力学》
CSCD
北大核心
2022年第10期1146-1154,共9页
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基金
湖南省教育厅自然科学研究基金(21B0315
18C0243)
湖南省大学生创新创业训练计划项目(S2021105360050)。
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文摘
研究了任意梯度变化的变厚度各向异性转动圆盘的弹性问题.假设圆盘绕刚性轴匀速转动,其材料性能和厚度沿径向任意梯度变化.考虑圆盘在中心转轴处受位移约束,外侧自由,根据各向异性转动圆盘的平衡微分方程,得到关于径向应力的Fredholm积分方程,继而通过对Fredholm积分方程进行数值求解,得到结构的位移场和应力场.对具体梯度变化情况仅需代入相应梯度变化进行求解即可.数值算例部分,通过假设厚度、弹性模量等参数为特殊的幂函数形式,将由Fredholm积分方程求出的数值解与对应的精确解进行对比,以及针对常见的Voigt模型,将由该方法算得的数值解和ANSYS有限元计算结果进行对比,验证了该方法的准确性和精度.其次,针对Voigt模型,重点分析了厚度变化、材料性能梯度参数、各向异性度等对应力场和位移场的影响.提出了针对材料性能和厚度沿径向呈任意梯度变化的圆盘结构弹性分析方法,将为优化功能梯度圆盘的结构和材料参数、有效调整构件应力分布、提高结构安全性,提供强有力的工具;算例分析结果对功能梯度圆盘在复杂条件下的结构安全设计有重要的理论指导意义.
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关键词
功能梯度材料
任意梯度变化
各向异性
转动圆盘
弹性
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Keywords
functionally graded materials
arbitrary gradient change
anisotropy
rotating disk
elasticity
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分类号
O343.6
[理学—固体力学]
O343.8
[理学—固体力学]
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题名带功能梯度过渡区域的各向异性转动圆环的弹性分析
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作者
彭旭龙
谢小朋
黄海平
魏文超
唐雪松
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机构
长沙理工大学土木工程学院力学系
中车株洲电力机车有限公司
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出处
《应用数学和力学》
CSCD
北大核心
2023年第9期1145-1156,共12页
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基金
湖南省自然科学基金项目(2022JJ30583)
湖南省教育厅自然科学研究基金项目(21B0315)。
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文摘
对绕刚性轴匀速转动的各向异性转动圆环进行了弹性分析.仿照自然界中贝壳的三层构造结构,假定圆环由相互黏结非常好的3个区域组成,内外区域由均匀各向异性材料组成,而过渡区域的材料性能沿径向任意梯度变化.结合边界条件和界面处的连续性条件,采用积分方程方法可得关于径向应力的第二类Fredholm积分方程,进而通过对其进行数值求解,得到了夹层圆环结构的应力场与位移场.对于工程实际中不同梯度变化情况,只需代入相应的材料性能变化形式即可求解.数值算例部分,通过与常用的特殊幂函数梯度变化形式得到的精确解进行对比,验证了积分方程方法的有效性和精确性.同时重点分析了过渡区域材料性能按Voigt函数变化时各向异性度、材料梯度参数、过渡区域厚度等对夹层圆环结构应力场和位移场的影响.该文采用的积分方程方法将为带功能梯度层的各向异性夹层圆环结构的优化设计提供强有力的分析方法.数值分析结果也将为夹层圆环结构的安全设计提供理论指导依据.
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关键词
功能梯度材料
夹层圆环
各向异性
任意梯度变化
积分方程方法
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Keywords
functionally graded material
sandwich circular ring
anisotropy
arbitrary gradient variation
inte⁃gral equation method
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分类号
O343.6
[理学—固体力学]
O343.8
[理学—固体力学]
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