功能梯度涂层滚压强化的有限元分析-论文.pdf

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1、第6期机械设计与制造2014年6月MachineryDesign&Manufacture217功能梯度涂层滚压强化的有限元分析孙长青。，张洪才2刘劲涛，张陈(1．沈阳工程学院机械工程系，辽宁沈阳110036；2．长春装甲兵技术学院车辆工程系，吉林长春130117)摘要：在功能梯度涂层模型的基础上引入了刚性轧辊，建立了功能梯度涂层滚压强化的力学分析模型，并研究功能梯度涂层的非均匀材料参数、滚压速度对其涂层的等效应力和残余应力的影响，通过计算表明，非均匀材料参数对涂层前部和后部的等效应力有明显的影响，而对涂层中部基本没有影响；在整

2、个涂层表面的残余应力是不相等的，最大等效残余应力为400MPa，最小等效残余应力为30MPa，两者相差近10倍，而滚压速度对于涂层的等效应力没有影响。这为滚压强化功能梯度涂层材料的设计提供了理论支持。关键词：功能梯度；滚压；涂层；有限元分析中图分类号：TH16；TG335．86文献标识码：A文章编号：1001—3997(2014)06—0217—03FiniteElementAnalysisonFunctionallyGradedCoatingRollingStrengtheningSUNChang—qing，ZHANGHon

3、g-cai，LIUJin-tao，ZHANGChen(1．DepartmentofMechanicalEngineering，ShenyangInstituteofEngineering，LiaoningShenyang110136，China；2．DepartmentofVehicleEngineering，InstituteofArmorTechnique，JilinChangchun130117，China)Abstract：Ardrollerintroducedintothefunctionallygradedcoat

4、ingmodeling，andthemechanicalmodeloffunctionallygradedcoatingrollingstrengtheningestablished．andtheefectofnon-un~ormparameterandrollingspeedonequivalentstressandresidualstressoffunctionallygradedcoatingwasstudied．Thecdculationresultsshowedthatlton—unifoparameterafect

5、edtheequivalentstressofthefrontandrearpartofcoatinggreatlyanddidnotaffectthecentralpart．thattheresidualstressesofthewholecoatingsugCacevaried，themoximumequivalentresidualstressWt28400MPa，andtheminimumvalue埘珊30MPa．andthatrollingspeedhad加effectonequivalentstressofcoat

6、ing．hprovidedatheoretwalsupportforthedesignofrollingstrengtheningfunctionallygradedcoating．KeyWords：FunctionallyGraded；Rolling；Coating；FiniteElementAnalysis1引言的其余部分避免受到构件外部恶劣的温度、腐蚀或磨损等条件的作用。但其界面开裂问题仍然是最常见的结构失效形式。随着科功能梯度材料(FGMs)是为了适应航天技术的要求，由13本学计算的发展界面断裂力学问题已经称为一个新的

7、力学研究方学者于1987年首先提出的，主要思想是在材料的制备过程中，控向[7】。界面断裂力学以界面的力学建模，界面区域应力分布规律和制材料的微观要素连续变化，使材料内部不存在明显的界面，以界面结构增韧研究为主要内容。界面问题广泛存在于日常生活，缓和材料内部的热应力，满足高温环境的要求。功能梯度材料参工程技术中，就宏观范围而言，各类结构及材料的结合部，功能器数可能按任意连续函数变化，直接考虑这种情况往往给分析带来件与承载构件的结合界面、复合材料层合板的层间等。为了解决极大的数学困难。目前的分析研究大多数是假设材料参数按某些界面开

8、裂和涂层表面的疲劳损伤问题，从有限元模拟的角度探讨特定的函数如指数函数。1995年以前，FGMs研究的重点主要一下使用滚压强化技术达到改善功能梯度涂层结构的界面结合集中在制备热应力缓和型的功能梯度材料上，主要是用于往返式强度和提供疲劳寿命的可行性。航天器上的超耐热复合材料。近