功能梯度材料压力容器热力耦合应力分析

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1、功能梯度材料压力容器热力耦合应力分析目录摘要⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．IAbstract⋯⋯．．．⋯．⋯⋯．．．．⋯⋯⋯．．．．．．．．．．．．．⋯⋯⋯⋯⋯．．．．⋯．．．．．．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯II1绪{念⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．11．1引言⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯11．2功能梯度材料简介⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯21．3功能梯度材料薄壳结构及压力容器力学行为研究现状⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯41．3．1内压

2、载荷下功能梯度材料壳体应力分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯41．3．2温度载荷下功能梯度材料壳体应力分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯51．3．3功能梯度材料壳体结构屈曲行为分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯61．3．4功能梯度材料壳体高温蠕变及疲劳断裂研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯71．3．5功能梯度材料压力容器结构设计方法研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯81．4含功能梯度材料的“三明治”结构应力分析进展⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯91．5课题提出与研究内容⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．102功能梯度材料压力容器在内压作用下的应力分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯122．1功能梯度材料物性参数模型⋯⋯⋯⋯⋯．．．⋯⋯⋯⋯

3、⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯122．2功能梯度材料压力容器简体在内压下的应力推导⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．132．2．1基本方程⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．142．2．2求解方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．152．2．3边界条件⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯162．2．4轴向应变求解⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一172．2．5三向应力计算式⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一182．3功能梯度材料压力容器半球形封头在内压下的应力推导⋯⋯⋯⋯⋯⋯．182．3．1基本方程⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯182．

4、3．2求解方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一192．3．3三向应力计算式⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一202．4结果验证⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．202．4．1有限元建模⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯202．4．2结果分析与讨论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．212．4-3弹性模量梯度因子对三向应力分布影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．242．5本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一263功能梯度材料压力容器在温度载荷下的应力分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯27大连理工大学硕士学位论文3．

5、1功能梯度材料热物性参数与温度分布模型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．273．2FGM压力容器筒体在温度载荷下的热应力推导⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯293．2．1基本方程⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．293．2．2边界条件⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一303．2．3轴向应变⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯303．2．4三向应力计算式⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3l3．3FGM压力容器半球形封头在温度载荷下的热应力推导⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯323．3．1基本方程⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．323．3．2求解方法⋯⋯⋯⋯⋯

6、⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。333．3．3三向应力计算式⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．333．4FGM压力容器在热力耦合下的应力分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯343．4．1线形叠加原理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一343．4．2FGM压力容器热应力与机械应力叠加⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯353．5结果验证与讨论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。363．5．1简体热应力结果分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．363。5．2半球形封头热应力结果分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一383．5．3热力耦合条件下的结果验证⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

7、⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．393．5．4梯度因子对应力分布曲线的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一413．6本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．534功能梯度材料“三明治”结构压力容器筒体的应力分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯544．1含功能梯度材料的“三明治”结构复合材料⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．544t2“三明治”材料各层物性参数与界面温度模型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．554．2．1各层物性参数表达式⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯