缓和热应力型fgm梯度化智能设计技术

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1、华中科技大学硕士学位论文摘要梯度功能材料〔FunctionallyGradientMaterial，简称FGM)是应现代航天航空工业等高技术领域的需要，为满足在极限环境(超高温、大温度落差)下能反复地正常工作而发展起来的一种新型功能材料。目前，国内外在FGM的热应力研究方面，日本处于领先地位，不仅建立了FGM热应力的数学模型，而且开发了相关的计算机辅助设计软件系统。而国内在这方面的研究刚刚起步，FGM的研究与制备尚停留在探索阶段，对FGM的研制开发缺乏系统的理论指导和科学的试验依据。本文总结了FGM热应力的研究分析方法，通过建立一个FG

2、M设计知识库和物性参数库，设计了一个智能的FGM设计系统，缓和了热应用条件下的热应力。本软件系统填补了国内FGM研究领域的一项空白，对FGM的研制与应用具有重大的指导意义。首先，本文综述了国内外FGM的研究和应用概况，分析了FGM研究的基本方法，指出研制FGM的重要意义。然后，分析了FGM热应力的数学模型，为了便于计算求解，引入适当的线性化理论和近似处理，提出了相关的简化模型。接着，提出了设计FGM的基本原理和方法，采用了“逆设计系统”的方法，实现了FGM的优化设计。最后，基于以上数学模型和设计方法，通过计算机编制程序，开发了一个智能化

3、的FGM软件设计系统。该软件系统分析了不同热应用场合下FGM的温度场和应力场分布规律，给出多种FGM试制方案，包括材料选择和成分分布等，通过可视化的图形界面比较分析，最终得出最优的设计古案关键词:梯度功能材料热应力逆设计知识库华中科技大学硕士学位论文AbstractFunctionallyGradientMaterial(FGM)isakindofnewfunctionalmaterialwhichisappliedtosatisfytheworkingconditionsoflimitingambienttemperature,eg.

4、extraordinarilyhightemperatureorgreattemperaturefall,duetotherequirementsofaserialofhighandnewtechnologyinairspace.Atpresent,JapanisamongthetopmostplaceinthestudyofthermalstressofFGMallovertheworld.ThemodelofthermalstressofFGMisestablishedandrelevantComputer-AidedDesigns

5、oftwaresystemhasbeendeveloped.However,domesticstudyinthisfieldisinthefirsttimestep.ThestudyandmanufacturingofFGMisstillinexploringstageandsystematictheoreticalguidingandscientificlawsareinshortageinourcountry.ThispapersummarizedtheanalyticalmethodofthermalstressofFGM.Apr

6、opertydatabaseforallkindsofmaterialsisestablishedandanintelligentdesignsystemisdevelopedinordertoalleviatethermalstressofFGMindiferentthermalprotectionsituation.ThissoftwaresystemhassuppliedagapindomesticstudyfieldofFGMSandhasgreatguidingsignificanceinthedevelopmentofFGM

7、.Firstly,thepapersummarizedthesituationofstudyandapplicationathomeandabroad.ThebasicstudymethodofFGMisanalyzedandthegreatsignificanceofdevelopmentofFGMispresented.Secondly,themathematicalmodelofthermalstressofFGMisanalyzed.Forconvenience,thesimplifiedmodelispresentedthro

8、ughtheintroductionofapproximatetreatmentandlinearizationtheory.Then,thebasicprinciplesandmethodsofthede