一种功能梯度材料热弹性分析优化方法技术

本发明专利技术公开了一种功能梯度材料热弹性分析优化方法，包括：构建功能梯度材料实体模型，确定材料属性和几何尺寸；根据材料属性和几何尺寸，确定功能梯度材料的热弹性物理方程、热弹性控制方程和温度与机械荷载边界条件，再基于PDDO理论非局部化热弹性控制方程和温度与机械荷载边界条件，选取满足计算精度要求的网格间距，将实体模型均匀划分为有限物质点，建立离散模型及求解方程组，隐式求解各有限物质点处的物理场，实现对功能梯度材料热弹性分析优化。优化。优化。

【技术实现步骤摘要】
一种功能梯度材料热弹性分析优化方法


[0001]本专利技术具体涉及一种功能梯度材料热弹性分析优化方法，属于复合材料设计制造与多场耦合仿真


技术介绍

[0002]功能梯度材料广泛应用于航空航天、生命工程、核反应堆等工程领域，具有承受超高温和缓解热应力的能力，由于其材料组分在同一方向上呈连续的梯度变化，使得材料特性在该方向也发生连续而平滑地变化，具有比普通材料和复合材料更卓越的优势，可以适用于不同的工况环境。在此背景下，研究功能梯度材料结构在机械和热载荷作用下的热弹性问题具有重要意义。
[0003]现有技术中，有不同的数值方法被应用于求解功能梯度材料的热弹性问题，常用到的如有限元方法、有限差分法、边界元法等。然而由于功能梯度材料的非均匀性，传统局部理论模型的解与实验结果相比往往存在较大误差。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服
技术介绍
中的不足，提供一种功能梯度材料热弹性分析优化方法，提高功能梯度材料热弹性计算精度。
[0005]为达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：
[000本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种功能梯度材料热弹性分析优化方法，其特征在于，包括如下步骤：构建功能梯度材料实体模型，确定材料属性和几何尺寸；根据材料属性和几何尺寸，确定功能梯度材料的热弹性物理方程、热弹性控制方程和温度与机械荷载边界条件；基于PDDO理论非局部化热弹性控制方程和温度与机械荷载边界条件，选取满足计算精度要求的网格间距，将实体模型划分为有限物质点，建立离散模型；根据离散模型构建求解方程组，隐式求解各有限物质点处的物理场，进行热弹性分析优化。2.根据权利要求1所述的一种功能梯度材料热弹性分析优化方法，其特征在于，所述功能梯度材料性能沿任一方向呈梯度变化：E＝E(x1),v＝v(x1),α＝α(x1),k＝k(x1)，其中，x1为任一方向，E为杨氏模量，ν为泊松比，α为热膨胀系数，k为导热系数。3.根据权利要求1所述的一种功能梯度材料热弹性分析优化方法，其特征在于，所述热弹性物理方程如下：弹性物理方程如下：弹性物理方程如下：式中，u1和u2分别为x1和x2方向位移，T为温度，T0为环境温度，σ
11
和σ
22
分别为x1和x2方向正应力，σ
12
为切应力，μ为剪切模量，和分别为平面应力问题中的Lam
é
常数和热应力模量。4.根据权利要求3所述的一种功能梯度材料热弹性分析优化方法，其特征在于，所述Lam
é
常数为：所述热应力模量为：且式中，λ和β分别为三维问题中的Lam
é
常数和热应力模量。5.根据权利要求1所述的一种功能梯度材料热弹性分析优化方法，其特征在于，所述热弹性控制方程如下：
式中，和分别为平面应力问题中的Lam
é
常数和热应力模量，μ为剪切模量，u1和u2分别为x1和x2方向位移，T为温度，T0为环境温度，k为导热系数。6.根据权利要求1所述的一种功能梯度材料热弹性分析优化方法，其特征在于，所述基于PDDO理论非局部化热弹性控制方...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄丹，李志远，周保良，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：