参数调控对功能梯度板热应力和模态频率的影响

作者：刘超; 刘文光; 宫明光

来源：第十三届全国振动理论及应用学术会议, 中国陕西西安, 2019-11-09.

• 功能梯度板
• 热应力
• 振动特性

功能梯度材料(FunctionallyGradedMaterials,简称FGMs)作为一种新型的热防护材料,具有良好的耐热性、隔热性以及有效缓解热应力等优点,广泛应用于航空航天等领域。因此,研究热环境下功能梯度结构的热应力变化规律及其振动特性,对于保障飞行器的安全可靠性具有重要的意义。首先,分析了不同热环境下FGMs的物理特性变化规律,探讨了不同温度场对功能梯度材料性质的影响。然后,基于分层的建模思想,建立了金属基陶瓷功能梯度板的有限元计算模型,分析了不同的飞行时间、不同的热流密度和不同的FGMs板厚度等因素下的热传导和热应力变化规律,探讨了一种有效缓解热应力的方法。最后,研究了热环境下FGMs板的模频率变化规律。研究结果表明:减小陶瓷体积分数指数,有利于减缓FGMs板内应力;热应力减缓程度与温度变化和工作时间有关;当FGMs板的厚度在3.6mm-7.2mm时,热防护效果最为显著,产生的热应力也相对较小。增加FGMs板的厚度,热防护以及热应力减缓效果有所减弱。随着陶瓷体积分数指数的增大和工作时间的延长,FGMs板的模态频率呈下降趋势。

• 单位
  南昌航空大学