检索结果-内蒙古大学图书馆

固体力学学报 2008年第4期29卷 396-401页

作者：田建辉韩旭孙小卫湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室机械与汽车工程学院长沙410082 华泰重工制造有限公司长沙410007

采用混合数值法分析了功能梯度材料板中瞬态热响应问题.功能梯度材料板的材料特性沿板厚方向连续变化,在梯度板中心作用温度变化的热源,此热源沿板厚方向连续分布.得出了温度变化对梯度板的影响,观测点处的位移响应与应力变化随时间分... 详细信息

采用混合数值法分析了功能梯度材料板中瞬态热响应问题.功能梯度材料板的材料特性沿板厚方向连续变化,在梯度板中心作用温度变化的热源,此热源沿板厚方向连续分布.得出了温度变化对梯度板的影响,观测点处的位移响应与应力变化随时间分布的曲线以及瞬态的位移响应.研究表明,温度变化对板的作用效果与外载作用对板的作用效果是相当的.此研究是对混合数值法的在热领域应用的延伸与开拓,对热响应问题的研究具有一定的指导意义.

关键词：功能梯度材料热响应混合数值法

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基于混合数值法的功能梯度材料参数化模型热问题研究

基于混合数值法的功能梯度材料参数化模型热问题研究

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作者：景国权西安工业大学

学位级别：硕士

功能梯度材料是一种新型非均匀复合材料，通过采用先进的材料制备手段，使材料的组分沿着厚度方向连续梯度变化，材料属性和物理性质也沿着厚度方向呈连续梯度变化。在外力或者温度变化作用下，功能梯度材料的交界处无应力突变情况的发... 详细信息

功能梯度材料是一种新型非均匀复合材料，通过采用先进的材料制备手段，使材料的组分沿着厚度方向连续梯度变化，材料属性和物理性质也沿着厚度方向呈连续梯度变化。在外力或者温度变化作用下，功能梯度材料的交界处无应力突变情况的发生，因此被广泛应用于高温环境中。　　热问题研究中常用的方法为解析法及数值法，解析法虽然能精确得到问题的理论解，但一般只能求解简单模型。数值法针对复杂问题能得到数值结果，但所研究问题的精确性常常难以满足。本文结合了解析法与数值法的优势提出了混合数值快速计算方法在线性热源域和二次函数热源域的应用。　　以金属和陶瓷组成的功能梯度材料为研究对象，基础材料的体积组分在空间内连续变化，从而材料宏观特性也呈现连续变化。考虑傅里叶热传导方程，一个方向进行有限元离散组装，另一个方向采用傅里叶理论求解，建立包含第三类边界条件的热传导方程，通过求解积分方程得到功能梯度材料在线性热源和二次函数热源作用下的温度解，进一步得到模型内热应力分布。用有限元法对均质模型在热源作用下的温度分布进行求解，从而验证混合数值法所得结果的可靠性。研究表明：受热源影响的部位，温度变化趋势与热源变化趋势一致，功能梯度材料的热传导与热源位置和位置点的材料性质有关。混合数值方法可用于计算具有不同组分特性的功能梯度板中不同温度热源的传递范围，离热源越远，热源的影响越小，热传导的影响仅在一个局部范围内变化。当功能梯度板既不能自由伸长，又不能自由弯曲时，板内的应力为压应力。热源、加热时间对模型内热应力变化趋势有明显影响。　　文中进一步研究了参数化功能梯度材料热问题，通过对梯度参数的改变来改变模型内材料的体积组分。以线性热源载荷作用下参数化功能梯度材料温度场和热应力场分布为例，采用混合数值法对参数化功能梯度材料热问题进行研究，进一步探讨温度场、热应力场与梯度参数之间的关系。研究表明：温度热源会在一定范围内影响模型内温度，梯度参数影响模型内的体积组份及物性参数，梯度参数取值在一定范围内能较大影响模型的温度分布，超出一定范围后，对模型内温度分布影响较小。梯度参数取值无限趋于0时，热传导过程趋于纯陶瓷热传导，当梯度参数值越大，功能梯度板内温度越高，当梯度参数取值趋于无限大时，模型内热传导过程与纯金属材料热传导过程相近。当梯度参数取值为3时，陶瓷的体积分数约为26.3%，金属体积的分数约为73.7%，功能梯度材料的隔热效果和物理性能将达到最佳值。梯度参数对热应力的影响仅在局部范围内。梯度参数改变对模型内最小压应力影响较小，对最大压应力影响较大。梯度参数改变，模型内热应力的曲线形状、弯曲程度发生明显变化。　　本文将混合数值法应用到求解线性热源和二次函数热源作用下参数化功能梯度材料热问题中，通过理论推导得到了模型内温度场分布和热应力分布，线性热源和二次函数热源混合数值法的应用，对研究功能梯度材料热问题具有重要的参考意义。

关键词：功能梯度材料参数化模型温度场热应力场混合数值法

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基于混合数值法的功能梯度结构热传导研究

基于混合数值法的功能梯度结构热传导研究

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作者：蒋科西安工业大学

学位级别：硕士

功能梯度材料是近几年新兴的材料,其显著特点是材料组份沿着一个方向呈连续梯度变化,进而使材料的物理性能也呈现连续梯度变化,从而避免了材料的热应力和残余应力突变的发生。功能梯度材料因其优良特性广泛应用于高温环境中,对其进行热... 详细信息

功能梯度材料是近几年新兴的材料,其显著特点是材料组份沿着一个方向呈连续梯度变化,进而使材料的物理性能也呈现连续梯度变化,从而避免了材料的热应力和残余应力突变的发生。功能梯度材料因其优良特性广泛应用于高温环境中,对其进行热分析尤为重要。由于功能梯度结构变物性参数的特征,热传导问题解析解难以求得,采用数值方法时,求解的精度有所下降,并且受到计算机内存的限制。混合数值法结合了解析法和数值法的优势,被广泛应用于复合材料的动力学分析中。本文以无限大功能梯度结构板为研究对象,采用混合数值法对变梯度参数的功能梯度结构在指数热源载荷作用下的热传导问题进行研究。一个方向运用数值法将功能梯度结构沿厚度方向离散成层单元进行插值求解,另一个方向采用傅里叶变换进行理论求解,得到模型整体域内的温度分布解。本方法将解析法的精确性与数值法的高效性相结合,极大的提高了计算效率和求解精度。全文主要工作如下:本文以微元体热平衡方程为基础,通过傅里叶定律构造了功能梯度结构二维热传导微分方程。基于混合数值法的离散思想,推导了插值形函数的表达式。通过加权残值法建立了包括第三类对流换热边界条件的热传导问题的混合数值法理论,详细推导了基于混合数值法的线性组份功能梯度结构在指数热源载荷作用下的温度场函数。采用有限元法对纯金属材料的热传导问题进行求解,并将求解得到的温度场分布与混合数值法的温度场分布进行验证。两种算法求解得到的温度场分布结果表明:混合数值法求解得到的热传导温度场与有限元法求解得到的热传导温度场结果一致。在此基础上采用混合数值法求解得到了功能梯度结构板在指数热源载荷作用下模型的温度场分布,给出了不同位置点在指数热源作用下空间域以及时间域的温度变化规律。本文进一步将混合数值法扩展到求解变梯度参数的功能梯度结构热传导问题。建立了多参数的功能梯度结构参数化模型。通过控制不同梯度参数达到改变模型内基材料组份,实现梯度参数对模型的物性参数控制的目的。基于混合数值法理论对变梯度参数的功能梯度结构热传导问题进行求解,得到了不同梯度参数下模型时间域和空间域内的温度分布解,进一步对梯度参数和温度场分布的关系进行了研究。结果表明:热源载荷作用对模型的影响具有小范围特征,各位置点的温度值随着远离热源而连续减小,在无限远处逐渐趋于0;梯度参数在一定范围内的改变对热传导性能有较大的影响,梯度参数的极值趋近于单材料的热传导过程。本文对不同梯度参数下金属逐渐变化到陶瓷的功能梯度板进行了热传导的数值模拟,得到了模型不同位置点的温度分布,各种情况所得出的结果保持了一致性,且与有限元相符。因此,本文采用混合数值法求解变梯度参数的功能梯度结构板的热传导问题是合理的。此方法为解决变梯度参数的功能梯度结构热传导问题提供了一种新途径,同时对研究功能梯度结构的位移响应问题具有重要的参考价值。

关键词：功能梯度结构混合数值法热传导梯度参数

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磁电弹功能梯度材料板中的波动特性

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复合材料学报 2011年第3期28卷 236-244页

作者：谢根全张学军田建辉刘行湖南科技大学土木工程学院湘潭411201 南阳理工学院机电工程系南阳473004 西安工业大学机电工程学院西安710032

假设材料常数和电、磁常数沿板厚方向呈梯度变化,将电磁功能梯度材料板沿厚度方向划分为层单元,建立单元的控制方程,然后根据单元之间的连续条件将单元控制方程装配成系统的控制方程,求解控制方程,得到不同模态波的弥散曲线,分析了电磁... 详细信息

假设材料常数和电、磁常数沿板厚方向呈梯度变化,将电磁功能梯度材料板沿厚度方向划分为层单元,建立单元的控制方程,然后根据单元之间的连续条件将单元控制方程装配成系统的控制方程,求解控制方程,得到不同模态波的弥散曲线,分析了电磁参数对波的弥散特性的影响,同时研究了材料梯度对弹性位移、静电势和静磁势分布的影响,并对磁电功能梯度材料中波的六个特征波面进行了分析。计算结果表明材料梯度引起弹性位移、静电势、静磁势的分布集中于材料参数梯度减少的方向,材料为正交各向异性弹性材料。

关键词：电磁弹功能梯度材料混合数值法弥散特性特征波面

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电磁功能梯度材料层合板中表面波的弥散特性

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振动与冲击 2009年第4期28卷 97-102页

作者：谢根全申中原胡邦南湖南科技大学土木工程学院湘潭411201 南阳理工学院南阳473004 湖南工业职业技术学院长沙410208

应用混合数值法研究电磁复合材料层合板中表面波的弥散特性。假设材料的材料常数和电、磁常数沿板厚方向呈线性变化,首先用线条元将电磁复合材料层合板划分为单元,建立单元的动力学微分方程,然后根据单元之间的连续条件将单元控制方程... 详细信息

应用混合数值法研究电磁复合材料层合板中表面波的弥散特性。假设材料的材料常数和电、磁常数沿板厚方向呈线性变化,首先用线条元将电磁复合材料层合板划分为单元,建立单元的动力学微分方程,然后根据单元之间的连续条件将单元控制方程装配成系统的控制方程,将单元的位移向量表示成波动形式的解,得到波数域内的系统控制方程,求解系统的特征方程,得到波数与频率的关系即弥散关系,考察电、磁效应对波的弥散特性的影响。

关键词：电磁复合材料混合数值法弹性波层合板

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基于减基法的层合板瞬态响应快速分析方法

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力学学报 2008年第2期40卷 255-260页

作者：黄永辉韩旭冉承新汽车车身先进设计制造国家重点实验室湖南大学机械与汽车工程学院长沙410082 国防科学技术大学信息系统与管理学院长沙410073

用混合数值法分析复合材料层合板结构的瞬态响应时,在波数域中引入减基法、构造减基空间,把原大型特征值问题映射到减基空间进行降阶,在保证精度的前提下快速近似求解原大型特征值问题,从而快速得到结构的时域响应.算例表明,引入减基法... 详细信息

用混合数值法分析复合材料层合板结构的瞬态响应时,在波数域中引入减基法、构造减基空间,把原大型特征值问题映射到减基空间进行降阶,在保证精度的前提下快速近似求解原大型特征值问题,从而快速得到结构的时域响应.算例表明,引入减基法后的混合数值法能更有效地解决结构瞬态响应问题.该方法可以推广用于快速解决大型结构动力优化设计和结构动力反问题等结构动力分析问题.

关键词：减基法复合材料层合板瞬态响应混合数值法

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功能梯度材料板热传导及热弹性研究

功能梯度材料板热传导及热弹性研究

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作者：田建辉湖南大学

学位级别：博士

功能梯度材料由于其内部特殊的性能得到了广泛的应用。本文介绍了功能梯度材料热传导及热弹性问题的国内外研究现状和进展,将混合数值法和条单元法应用于功能梯度材料板的热传导及热弹性问题研究中,拓广了两种方法的应用领域,为研究功... 详细信息

功能梯度材料由于其内部特殊的性能得到了广泛的应用。本文介绍了功能梯度材料热传导及热弹性问题的国内外研究现状和进展,将混合数值法和条单元法应用于功能梯度材料板的热传导及热弹性问题研究中,拓广了两种方法的应用领域,为研究功能梯度材料的热问题提供了一种新途径。混合数值法已经广泛应用于复合层板的位移响应研究中,本文在此基础上将此方法应用于功能梯度材料板的热传导问题研究,推导了混合数值法的热传导公式。从功能梯度材料板的热平衡方程出发,在问题域的不同方向采用不同的理论方法,通过求解能量形式的加权残值方程得到了热传导问题的解。并应用于由陶瓷ZrO 2和金属Ti-6Al-4V两种材料合成且沿板厚方向物性参数呈连续线性变化的功能梯度材料板的热传导问题。分析了热源为持续作用与瞬时作用两种情况下的热传导,得到了功能梯度板在不同时刻及不同位置的温度分布状况。将混合数值法应用于热传导分析中,扩大了此方法的应用领域,为研究热传导问题开辟了新思路。文中还采用混合数值法研究了功能梯度材料板的热弹性问题,推导了混合数值法的热弹性公式。从功能梯度材料板的平衡方程出发,在问题域的不同方向采用不同的理论方法,通过求解能量形式的虚功原理方程得到了热弹性问题的位移响应解。用此方法分析了由不锈钢和氮化硅两种材料合成且沿板厚方向物性参数呈连续线性变化的功能梯度材料板的热弹性问题。并针对温度变化热源为持续作用与瞬时作用两种状态进行热弹性分析,得到了功能梯度板在不同时刻及不同位置的位移响应,并进一步考察了功能梯度板中的应力波。混合数值法应用于热弹性问题中,是在热传导分析基础上的进一步深入,为热弹性响应问题的研究提供了新思路。本文将条单元法法应用于功能梯度材料热弹性问题的研究中。从基本平衡方程出发,系统推导了条单元法的热弹性问题的公式,通过求解能量形式的虚功原理方程得到热弹性问题的通解,通解由齐次方程解和特解两部分构成。采用条单元法分析了无限大功能梯度材料板热弹性问题,给出了功能梯度板的热弹性响应分布,文中还分别采用混合数值法和条单元法对同一热弹性问题进行了比较分析,通过改变人为边界条件的位置验证了连接边界条件的正确性。文中还采用条单元法研究了带竖向裂缝和横向裂缝的功能梯度板热弹性位移响应问题,通过研究功能梯度板上出现的位移响应,指出了不同性质的裂缝对热弹性位移响应的影响,并通过改变裂缝距离热源的位置、改变裂缝的长度及改变热源频率等情况下,对功能梯度板上出现热弹性位移响应进行了深入的分析。同时提出了通过热弹性位移响应特性来识别材料中出现裂缝及有关裂缝特性的方法,当系统不能通过外力响应方式进行无损检测时,可以考虑采用热弹性响应方法进行检测。

关键词：功能梯度材料板热传导热弹性混合数值法条单元法

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二維雙曲線型生物熱傳問題之新數值分析

二維雙曲線型生物熱傳問題之新數值分析

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作者：楊雪慧成功大學

学位级别：碩士

本文提出以混合拉氏转换法并配合特徵函数或傅立叶余弦积分转换法来解析非傅立叶热传导问题及具有热波效应之生物热传问题。本文乃先以特徵函数展开法或傅立叶余弦积分转换法将二维统御方程式简化成一维方程式。而後再以拉氏转换法、控... 详细信息

本文提出以混合拉氏转换法并配合特徵函数或傅立叶余弦积分转换法来解析非傅立叶热传导问题及具有热波效应之生物热传问题。本文乃先以特徵函数展开法或傅立叶余弦积分转换法将二维统御方程式简化成一维方程式。而後再以拉氏转换法、控制体积法与双曲线形状函数之混合数值方法来解析简化後之方程式。此方法之特点为运算过程简单又能求得精确的数值解。为了验证本文方法之有效性与精确性，本文将例举各种不同型式之问题。文中并探讨血流灌注率及加热功率对生物组织内部温度分布的影响，结果显示本文之数值结果颇吻合其它文献之结果。二维生物热传之热波问题中统御方程式含有时变量之加热源，亦能得到合理物理现象下之温度分布。

关键词：特徵函數展開法傅立葉餘弦積分轉換法混合數值法非傅立葉熱傳導生物熱傳

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桩基础动阻抗函数计算方法研究

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水利与建筑工程学报 2016年第4期14卷 135-140页

作者：王朋韩泽军胡志强大连理工大学海岸与近海工程国家重点实验室辽宁大连116024 大连理工大学工程抗震研究所建设工程学部水利工程学院辽宁大连116024 华南理工大学土木与交通学院广东广州510641

随着现代工程建设规模的扩大,桩基础得到广泛的应用。针对成层地基上的桩基础,采用两种方法计算了桩基础动阻抗函数:子结构法即离散桩体,采用混合数值算法求解半无限成层地基的格林函数,并结合容积法进行求解;直接法即对桩及桩周围有限... 详细信息

随着现代工程建设规模的扩大,桩基础得到广泛的应用。针对成层地基上的桩基础,采用两种方法计算了桩基础动阻抗函数:子结构法即离散桩体,采用混合数值算法求解半无限成层地基的格林函数,并结合容积法进行求解;直接法即对桩及桩周围有限域土体进行离散,在边界处施加黏弹性人工边界,进行桩-土系统的整体求解。前一种方法中所采用的混合数值法,该方法计算精度高,且适用于复杂水平成层地基,后一种方法则计算方法简单,适用于大型群桩系统。在数值算例中,计算了半无限地基中单桩、2×2桩基和4×4桩基以及多层水平成层地基中带承台的桩基础的阻抗函数,验证了方法的精度,并讨论了网格尺寸、计算范围选取对计算精度的影响。研究结果对桩基和施工有一定指导意义。

关键词：动力相互作用桩基础阻抗函数混合数值法粘弹性人工边界

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电-磁-弹功能梯度板中的波动瞬态响应分析

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贵州大学学报（自然科学版） 2020年第6期37卷 35-43页

作者：谢根全宋鑫朋湖南科技大学土木工程学院湖南湘潭411201

应用混合数值法研究电-磁-弹功能梯度材料板中的波动瞬态响应。假设材料的弹性常数和电、磁常数沿板厚方向呈梯度变化,将电磁功能梯度材料板划分为层单元,应用能量变分原理建立单元的动力学微分方程;根据单元之间的连续条件将层单元控... 详细信息

应用混合数值法研究电-磁-弹功能梯度材料板中的波动瞬态响应。假设材料的弹性常数和电、磁常数沿板厚方向呈梯度变化,将电磁功能梯度材料板划分为层单元,应用能量变分原理建立单元的动力学微分方程;根据单元之间的连续条件将层单元控制方程装配成系统的控制方程,应用模态叠加法和傅里叶变换分别得到力激励和电极激励下波数域里的瞬态响应;应用反傅里叶变换得到时空域内的瞬态响应,研究磁电参数对电磁弹板中的波动瞬态响应的影响。

关键词：电-磁-弹功能梯度材料板混合数值法波动瞬态响应傅里叶变换力激励电极激励

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