下载文档原格式
采用铸造−倾析−铸造技术制备A390/A356铝合金功能梯度复合材料时过热和凝固层厚度对其界面接合的影响Abstract: T he cast−decant−cast is a new method for the preparation of thefunctionally graded components that has been developed in recent years. The functionally graded cylindrical shape component with a radial gradient, e.g. the first alloy (A390) with high wear resistance on the surface of the piece and toughness and the second alloy (A356) of low machining costs in the core of the piece can be produced via this melt process. The effectof the second alloy superheat at temperatures of 750, 820 and 860 °C as well as the effect of the first alloy solidified layer at 25, 35 and 45 s decanting time on achieving the perfect interface between the twoalloys was investigated. The characterization of the interface was carried out by optical microscopy and scanning electron microscopy,and its width was measured by the microhardness test. The results showed that the best interface was obtained at 860 °Cand 35 s decanting time with a width of 500 µm. Also, the wear resistance test was performed to measure and compare the surface wear resistance to the core. Key words: A390 alloy; A356 alloy; functionally graded material; cast−decant−cast process摘要：铸造−倾析−铸造技术是近年来发展起来的一种制备功能梯度材料的新方法。
功能梯度材料圆柱壳屈曲问题的研究的开题报告一、研究背景在现代工业生产中，材料是不可缺少的基础建设，其复杂性和多样性使得人们对其研究的方向和方法不断进行探讨。
功能梯度材料（FGM）是一类在不同位置具有不同材料作用的新型复合材料，其材料内部呈现渐变、复合、连续的过程，是材料科学的重要研究领域。
在工程应用中，功能梯度材料可以被用来减少结构的重量、提高结构的刚度、抗裂和抗疲劳等。
圆柱壳作为一种重要的结构形态，广泛应用于航天、机械、建筑和民用工程等领域，因此对其屈曲性能的研究具有重要意义。
研究功能梯度材料圆柱壳的屈曲问题，可以深入了解功能梯度材料与壳的屈曲性能之间的联系，从而可以更好的了解壳的力学性质，为圆柱壳的优化设计提供一定的理论指导。
二、研究目的本研究旨在探索功能梯度材料圆柱壳的屈曲问题，重点考虑不同材料渐变的影响，针对不同的材料参数，分析其对圆柱壳的屈曲性能的影响，并探讨其相关机理和理论。
三、研究方法本研究中将采用数学方法和计算机模拟相结合的研究方式，主要内容包括以下几个方面：1. 基于理论力学和材料科学的知识，建立功能梯度材料圆柱壳的力学模型和数学模型，推导其屈曲方程。
2. 设计相关实验或数值模拟程序，进行屈曲问题的模拟分析，在不同渐变分布下对圆柱壳的力学性能进行分析。
3. 对模拟结果进行数据处理和分析，通过统计分析等方法，深入挖掘不同渐变分布对圆柱壳力学性能的影响（例如材料参数、壳的几何形状等）。
4. 通过对比实验结果和计算结果，验证模拟结果的有效性，并进一步优化模型和理论分析。
四、研究意义本研究的实现，可以深入了解功能梯度材料与壳的屈曲性能之间的联系和影响，为优化设计功能梯度材料圆柱壳提供理论支持。
对于优化功能梯度材料的设计和制造工艺，实现高性能材料的生产和应用具有重要的学术和应用价值。
基于辛方法的功能梯度圆柱壳振动特性分析
肖笛;王忠民
【期刊名称】《应用力学学报》
【年(卷),期】2019(0)3
【摘要】基于辛方法分析了功能梯度圆柱壳的自由振动特性。
从薄壳理论和功能
梯度材料特性出发,得到了功能梯度圆柱壳自由振动时的拉格朗日密度函数。
引入
对偶变量,经哈密顿正则变换,导出了功能梯度圆柱壳自由振动的哈密顿正则方程,将问题转化为求解哈密顿矩阵的辛本征值问题,得到了两端固支和两端简支两种边界
条件下功能梯度圆柱壳的量纲为一的固有频率。
数值结果表明:简支和固支两种边
界条件下功能梯度圆柱壳的量纲为一的固有频率随体积分数、厚径比、环向波数的变化规律基本相同,但在数值上略有差别;量纲为一的固有频率随环向波数的增大呈
现先减小后增大的现象,随厚径比的增大而增大,随材料体积分数的增大而逐渐减小。
【总页数】8页(P704-710)
【作者】肖笛;王忠民
【作者单位】西安理工大学土木建筑工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TB34
【相关文献】
1.基于改进傅里叶级数方法的旋转功能梯度圆柱壳振动特性分析
2.弹性边界条件下的功能梯度圆柱壳振动特性研究
3.基于波动法的静水压力下功能梯度圆柱壳振动
特性研究4.基于Flügge理论的功能梯度圆柱壳自由振动响应均匀化转换计算方法5.弹性边界约束旋转功能梯度圆柱壳结构自由振动行波特性分析
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
热环境下功能梯度圆柱壳的频散特性叶曦;孙永华;刘见华;姚熊亮【摘要】The research about wave-motion characteristics of functionally graded material structure in the thermal environment was presented. Based on the classical shell theory, the free vibration equations of func-tionally graded cylindrical shells in the different temperature fields were deduced. The results show that the thermal effect is obvious on the propagation wave whose main motion component is bending. The thermal ef-fect on the near-field decaying wave is reduced with the increment of the frequency. The conversion fre-quency from conjugate decaying waves to near-field decaying waves is increased with the increment of the temperature. Compared with the nonlinear temperature distribution through the thickness which meets the 1-D thermal conduction condition, as the same maximum temperature rise, the thermal effect of uniform temperature rise on the dispersion characteristics is more obvious. The results in this paper could provide reference for the research about wave-motion characteristics of functionally graded material in the thermal environment.%基于经典壳体理论推导了温度场作用下功能梯度材料圆柱壳自由振动方程，研究了沿厚度方向不同温度分布对功能梯度壳体频散特性的影响。
功能梯度圆柱壳自由振动的影响因素分析梁斌;项爽【摘要】@@%研究了体积分数、材料组分和边界条件对功能梯度圆柱壳自由振动的影响.基于Love一阶理论建立应变-位移、曲率-位移关系,用Rayleigh-Ritz法得出功能梯度圆柱壳自由振动固有频率的特征方程.为验证该方法的有效性,计算了各项同性圆柱壳S-S时的频率参数,并与已有文献做了对比,有较高的吻合度.通过算例,研究了S-S、F-S及C-C这3种不同边界条件下壳体的固有频率.研究结果表明:随着体积分数的增大,固有频率逐渐增大,但所受影响较小；材料组分对固有频率的影响较大,且随着周向波数n的增大,影响越来越显著；边界条件对固有频率的影响很大,且主要表现在周向波数n较小的情况下.【期刊名称】《河南科技大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2012(033)005【总页数】5页(P69-73)【关键词】功能梯度圆柱壳;体积分数;材料组分;自由振动;Rayleigh-Ritz法【作者】梁斌;项爽【作者单位】河南科技大学规划与建筑工程学院,河南洛阳471003;河南科技大学规划与建筑工程学院,河南洛阳471003【正文语种】中文【中图分类】TB535.10 前言功能梯度(FG)圆柱壳作为一种由新兴材料制成的结构构件，凭借其耐高温和良好的几何特性等优点，逐步在航空、航天、船舶等领域得到广泛应用，继而推动了很多对各种圆柱壳的固有频率及自由振动特性的研究。
文献［1］用Love的一阶理论来计算旋转FG圆柱壳的固有频率，研究了幂指数、x和θ方向的波数、厚度－半径比对简支旋转FG圆柱壳固有频率的影响;文献［2］用有限元分析软件ANSYS对增强型夹层圆柱壳的自由振动进行了分析;文献［3］研究了边界条件对旋转去顶锥形多层圆柱壳的自由振动的影响;文献［4］利用Love一阶理论，以梁函数为轴向模态关系，研究了边界条件对多层圆柱壳的固有频率的影响;文献［5］采用Runge-Kutta法和多尺度法对轴向运动分层复合材料薄壁圆柱壳的非线性振动特性进行了研究;文献［6］基于经典Love薄壳理论，采用Rayleigh-Ritz法分析了两端简支边界条件下FG圆柱壳的自振特性，并探讨了体积分数和材料组分对固有频率的影响;文献［7］研究了指数型体积分数对FG圆柱薄壳振动频率的影响;文献［8］对弹性边界条件下圆柱壳的自由振动进行了分析;文献［9］研究了不同边界条件对FG圆柱壳固有频率的影响;文献［10］采用DQM方法分析了多种边界条件下圆柱壳的自由振动。
第33卷第6期2020年12月Vol.33No.6Dec.2020振动工程学报Journal of Vibration Engineering阶梯厚度圆柱壳自由振动特性分析李海超％,庞福振%,张航1，高聪％,王洪富％,陈林2(1哈尔滨工程大学船舶工程学院"黑龙江哈尔滨150001； 2.中国船舶及海洋工程设计研究院"上海200011)摘要：针对阶梯厚度圆柱壳自由振动特性分析的需求，基于Fliigge薄壳理论，提出一种新的半解析法分析复杂边界条件下阶梯厚度圆柱壳自由振动&首先，将阶梯圆柱壳沿周向分解为若干壳段，各壳段的位移函数用沿轴向的Jacobi多项式和周向的Fourier级数表示，并基于弹簧参数法对阶梯厚度圆柱壳的边界条件和连续性条件进行模拟；其次，基于能量法获得各壳段的动能和势能表达式；最后，基于里兹法得到阶梯厚度圆柱壳自由振动频率和模态阵型&研究表明：该方法具有收敛性好、计算精度高、边界条件模拟简单等特点，可用于复杂边界条件下阶梯厚度圆柱壳自由振动特性分析&关键词：自由振动特性；阶梯圆柱壳；半解析法；薄壳理论；弹簧参数中图分类号：0327；TB123文献标志码：A文章编号：1004-4523(2020)06-1226-08DOI：10.16385/ki.issn.1004-4523.2020.06.014引言均匀及阶梯圆柱壳在船舶与海洋工程、机械工程、航空航天、水利工程等领域应用广泛，其振动问题一直是国内外学者关注的热点&因此，开展圆柱壳结构自由振动特性分析研究，获取复杂边界条件下圆柱壳结构振动特性，对指导相应的工程应用具有重要意义&在此方面，陈旭东等E 基于动力刚度法研究了中厚圆柱壳自由振动特性；姚熊亮等2以回传射线矩阵法推导了开口圆柱壳自由振动精确解；王宇等⑶开展了薄壁圆柱壳结构受迫振动响应特性；瞿叶高等)5*基于区域分解法开展了均匀及阶梯厚度薄壁回转壳自由振动分析；Wang等6提出一种三维精确解探究了开口圆柱壳自由振动特性；Tang等⑺通过回传矩阵法开展了任意边界条件下阶梯圆柱壳振动特性研究；Lee和Kwak8基于Rayleigh-Ritz法开展了一-般边界条件下圆柱壳结构自由振动特性分析，并将不同理论计算结果进行了对比，总结了各个理论方法的优缺点&由以上分析可知，现有文献主要基于区域分解法、改进傅里叶法、Rayleigh-Ritz法以及回传射线矩阵法等开展圆柱壳结构振动特性研究，实现了均匀厚度圆柱壳结构自由振动特性的全面剖析，但尚未形成不同复杂边界条件下圆柱壳结构自由振动特性分析统一求解形式，尤其是国内外学者对阶梯厚度圆柱壳自由振动特性研究甚少，相关数值积累在国际上基本属于空白&为此，本研究基于Jacobi-Ritz法开展复杂边界条件下阶梯厚度圆柱壳自由振动特性研究，旨在建立复杂边界条件下阶梯圆柱壳自由振动特性统一求解公式，为阶梯圆柱壳工程应用提供理论和数值依据&1理论方法1.1阶梯形圆柱壳的几何模型基于区域分解法［45］，阶梯圆柱壳沿圆周方向被均匀分解成如图1所示的H段，第2段厚度为仏。
复杂边界条件圆柱壳自由振动特性分析作者：李海超庞福振李玉慧缪旭弘来源：《振动工程学报》2020年第01期摘要：提出一种半解析法来分析圆柱壳结构自由振动特性。
将圆柱壳壳结构在轴向方向分解为若干壳段，用沿轴向的Jaeobi多项式和沿周向的Fourier级数来表示各个壳段的位移函数，并采用罚参数法对圆柱壳结构的边界条件和壳段问的连续性条件进行模拟;最后，基于Rayleigh-Ritz法求得圆柱壳结构的自由振动频率。
研究表明，该方法具有较好的收敛性，与公开发表文献一致性较高，研究成果可为复杂边界条件下圆柱壳结构自由振动特性分析提供数据积累和方法依据。
关键词：自由振动;圆柱壳结构;弹簧参数;半解析法中图分类号：0326;TB123 文献标志码：A 文章编号：1004-4523（2020）01-0056-08DOI：10.16385/ki.issn.1004-4523.2020.01.006引言圆柱壳结构因具有良好的结构性能，在民用机械、船舶、高铁、航空航天等各个领域应用广泛。
因此，开展圆柱壳结构自由振动特性分析研究，获取圆柱壳结构复杂边界条件下典型特征频率，对指导相应的工程应用具有重要的意义。
在此研究方面，孙述鹏通过解析分析与数值计算相结合的手段，研究了转动薄壁圆柱壳的行波振动固有特性和响应特性。
周海军通过引人波传播方法，解决了圆柱壳弹性支撑边界自由振动的求解问题。
sheng等建立了一个理论模型来研究加热功能梯度圆柱壳在热环境下的动力学稳定性和非线性振动。
Xing等提出了Donnell-Mushtari壳理论圆柱壳自由振动的精确解。
Wang等基于改进傅里叶方法，开展了中等厚度开口圆柱壳自由振动特性分析。
李文达等基于Love壳体理论，对功能梯度圆柱壳自由振动行波特性及边界约束影响进行了分析。
Lee和Kwak基于Ray-leigh-Ritz法开展了一般边界条件下圆柱壳结构自由振动特性分析，并将不同理论计算结果进行了对比，总结了各个理论方法的优缺点。
第 36 卷第 2 期2023 年4 月振 动 工 程 学 报Journal of Vibration EngineeringVol. 36 No. 2Apr. 2023热环境下功能梯度圆柱壳振动特性分析石先杰1，左朋1，2（1.中国工程物理研究院总体工程研究所，四川绵阳 621999；2.中国科学技术大学工程科学学院近代力学系，安徽合肥 230026）摘要: 应用谱几何法研究了热环境下功能梯度圆柱壳自由振动和瞬态振动特性。
采用边界弹簧技术模拟圆柱壳结构的任意经典或者弹性边界约束条件，并结合一阶剪切变形理论建立了考虑温度场作用的功能梯度圆柱壳结构能量泛函。
采用谱几何法与周向傅里叶谐波函数乘积和的形式描述圆柱壳的位移容许函数，以克服不同边界条件下壳体位移函数微分在边界上存在的不连续问题。
在此基础上，将位移容许函数代入至结构能量泛函，并采用Ritz法获得结构振动分析模型。
数值分析结果表明，所构建分析模型能够快速准确预测功能梯度圆柱壳结构的振动特性。
研究了幂律指数、温度、载荷等参数对功能梯度圆柱壳振动特性的影响规律，为其他数值分析方法研究提供参考。
关键词: 自由振动；功能梯度圆柱壳；热环境；谱几何法；瞬态响应中图分类号: O326 文献标志码: A 文章编号: 1004-4523（2023）02-0526-08DOI：10.16385/ki.issn.1004-4523.2023.02.024引言功能梯度圆柱壳是一种材料特性沿一个或多个方向呈现连续梯度变化的多功能复合材料结构，这类结构通常由两种或者多种材料复合而成。
自20世纪80年代功能梯度材料概念被提出以来，国内外专家学者对功能梯度圆柱壳结构的动力学特性进行了广泛的研究，提出了一系列的分析方法，如波动法［1⁃2］、改进傅里叶级数法［3⁃6］、广义微分求积法［7］、幂级数法［8］、瑞利⁃里兹法［9⁃13］以及辛方法［14⁃15］等。
功能梯度材料的主要优点是具有良好的高温热承载能力，由其制成的圆柱壳结构通常被应用于服役条件恶劣的工程领域，例如航天飞行器舱体、热交换器管、聚变反应堆等离子体表面和发动机部件等。
功能梯度圆柱壳非线性振动中的模态相互作用功能梯度材料（FGMs）作为一种特殊的非均匀复合材料，其材料性质可随空间位置连续变化，从而能够适应不同的需要。
因其所具有的诸多优越性，FGM已被广泛应用于许多场合，其结构分析也成为力学中的重要研究课题之一。
振动特性和动力响应是FGM结构分析中的研究热点，许多学者致力于这方面的研究并取得了丰富的研究成果。
Loy等基于Love壳体理论，采用Ritz法分析了两端简支功能梯度圆柱壳在不同组分材料配置时的自振频率，讨论了组分材料体积分数对FGM圆柱壳振动频率的影响。
陈伟球等利用状态空间法和分层近似理论研究了横观各向同性FGM矩形板的自由振动，发现此功能梯度矩形板存在两类独立的自由振动形式：纯板内振动和一般的弯曲振动。
Yang和Shen 基于Reddy高阶剪切变形理论，采用半解析法研究了FGM柱形曲板的自由振动问题，讨论材料组分、温度、几何参数以及边界条件对其振动频率的影响。
边祖光等从三维弹性力学方程出发，结合层合近似模型，计算了柱形正交各向异性FGM圆柱壳的自由振动频率。
Matsunaga采用一种二维高阶变形理论分别研究了计及横向剪切和法向变形及转动惯量的FGM平板、浅壳和圆柱壳的自由振动和屈曲特性[7～9]。
杜长城和李映辉采用Donnell 壳体理论研究了FGM薄壁圆柱壳的自由振动特性[10，11]。
近几年，针对FGM结构的非线性振动问题，也有成果报道。
杜长城和李映辉研究了FGM矩形板的大挠度非线性自由振动，理论和数值分析均发现由于存在拉弯耦合效应，FGM板的单模态固有振动其振幅不再在具有关于板中面的对称性。
Alijani等基于Donnell非线性浅壳理论研究了具有矩形底面的FGM双向曲线型浅壳的非线性强迫振动，采用多尺度法讨论了其主共振和次谐共振响应，得到了分岔图和Poincaré映射，通过计算Lyapunov 指数和Lyapunov维给出了系统的混沌域。
