收藏本站
收藏 | 论文排版

功能梯度涂层结构的热弹性接触与动态滑移稳定性研究

刘静  
【摘要】:功能梯度材料具有随空间位置呈梯度变化的材料属性。用作涂层或界面层,它能够减小由于材料失配所导致的应力集中,提高粘接强度,改进表面性能和减小高温环境中的残余应力和热应力。本文针对功能梯度涂层结构的摩擦滑动热弹性接触以及动态稳定性问题开展理论研究,以探讨利用梯度涂层改进热弹性摩擦接触损伤和滑移动态稳定性的可能性。主要内容和结论包括: 1.研究了平面应变状态下功能梯度涂层半平面在刚性绝热压头作用下的摩擦滑动热弹性接触问题,其中涂层材料参数分别沿厚度方向按指数函数变化或按任意函数变化。研究结果表明,通过调整涂层材料的梯度指数可以改变表面接触应力和表面温度的分布,从而实现对表面热弹性接触损伤的抑制;通过适当调节涂层材料梯度变化类型可以减小表面张拉应力和表面温度。 2.通过考查由微扰动引起的弹性波场并分析其稳定性,研究了材料参数呈指数函数变化的功能梯度涂层半空间与均匀弹性半空间相对摩擦滑移的弹性动态稳定性问题。研究结果表明,通过调节涂层梯度指数可以改善摩擦滑移的动态稳定性;与均匀涂层结构相比,梯度涂层结构中界面的横向张拉应力连续,且可以通过改变涂层厚度,使得在滑移面和粘接面处的张拉应力幅值很小,即能有效减小表面接触应力,从而可以降低界面损伤和接触损伤产生的可能性,同时还可通过适当设计涂层厚度,保证具有同样的甚至更好的滑移稳定性。 3.在考虑摩擦生热及热弹性效应情况下,通过考查由微扰动引起的热弹性波场并分析其稳定性,研究了涂层半空间与均匀弹性半空间相对摩擦滑移的热弹性动态稳定性问题。首先,考虑涂层厚度为零时,即两均匀弹性半空间的相对摩擦滑移,研究发现,上下半空间各材料参数比值和均匀压力对稳定性的影响明显,当上下半空间的弹性参数差别较小时,对于任意小的摩擦系数,滑移运动都会出现不稳定的情况;上下半空间的弹性参数差别较大时,摩擦系数大于某一值后,滑移运动才会出现不稳定,即存在临界摩擦系数。其次,考虑均匀涂层结构,分析了涂层材料和涂层厚度对稳定性的影响。研究结果表明,针对不同的涂层材料,可以选择适当的涂层厚度,保持滑移运动的稳定性。最后研究了材料参数沿厚度方向按指数函数变化的功能梯度涂层结构的摩擦滑移动态稳定性问题。研究结果表明,通过调节涂层梯度指数可以改变滑移热弹性动态稳定性,包括临界摩擦系数和临界滑移速度等。与均匀涂层结构相比,采用功能梯度涂层可以保持界面横向张拉应力连续,并且可以通过改变涂层厚度,使得界面应力显著减小,从而降低产生界面损伤和接触损伤的可能性。 本文工作不仅完善了功能梯度涂层结构热弹性接触及动态稳定性问题的理论研究,而且对以改善热弹性接触损伤和滑移稳定性为目标的功能梯度涂层的优化设计与工程应用具有重要意义。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 张开银,吕运冰,温冬生;金属-陶瓷梯度材料的热应力缓和特性设计[J];商丘师范学院学报;1997年S2期
2 张双寅;功能梯度材料裂纹能量释放率[J];力学与实践;2003年01期
3 吕运冰,张开银,肖金生,温冬生;陶瓷/金属功能梯度材料圆筒的热应力分析[J];应用数学和力学;1999年04期
4 黄小林,沈惠申;热环境下功能梯度材料板的自由振动和动力响应[J];工程力学;2005年03期
5 王刚锋,亢一澜;功能梯度材料的断裂与屈曲驱动断裂的简化分析[J];工程力学;2002年01期
6 马连生,欧志英;剪切变形对FGM圆板轴对称屈曲的影响[J];应用力学学报;2004年02期
7 杨科;王璠;;功能梯度圆柱壳的屈曲问题[J];中山大学学报(自然科学版);2008年S2期
8 王保林,杜善义,韩杰才;功能梯度材料的热/机械耦合分析研究进展[J];力学进展;1999年04期
9 李春雨,邹振祝,段祝平;正交各向异性功能梯度材料反平面裂纹尖端应力场[J];固体力学学报;2001年01期
10 陈宜周;林筱云;;边缘固定的功能梯度材料板条的共线裂纹问题[J];力学季刊;2006年01期
11 刘俊俏;王彩凤;董淑转;;指数型功能梯度材料平面问题应力场通解[J];数学的实践与认识;2007年21期
12 刘俊俏;王彩凤;董淑转;;功能梯度材料平面I型裂纹尖端应力场分析[J];运城学院学报;2007年05期
13 戴保东;梁清香;王灵卉;;功能梯度材料的点插值无网格法[J];太原科技大学学报;2009年03期
14 宿星亮;高原文;;一维功能梯度材料声子晶体弹性波带隙研究[J];功能材料;2010年S2期
15 毕贤顺;程靳;;功能梯度材料反平面裂尖应力场的非局部解答[J];哈尔滨工业大学学报;2003年12期
16 于淼;盖秉政;吴建峰;;动载荷作用下功能梯度板中SIF的数值计算(英文)[J];黑龙江大学自然科学学报;2006年06期
17 姚河省;黄志权;李建宝;杨自学;;正交各向异性功能梯度材料板Ⅰ型裂纹应力、应变分析[J];太原科技大学学报;2007年03期
18 田建辉;韩旭;孙小卫;;基于混合数值法的功能梯度材料板瞬态热响应分析[J];固体力学学报;2008年04期
19 钟玉华;;功能梯度材料圆柱壳的线性热弹耦合振动[J];物流工程与管理;2010年06期
20 刘俊俏;段惠琴;董淑转;;指数型功能梯度材料平面问题热应力通解[J];数学的实践与认识;2010年19期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 仲政;;功能梯度材料结构的力学模型与数值方法[A];庆祝中国力学学会成立50周年暨中国力学学会学术大会’2007论文摘要集(上)[C];2007年
2 井璐璐;郑保敬;戴保东;;功能梯度材料的无网格局部Kriging法[A];力学与工程应用(第十三卷)[C];2010年
3 汪越胜;黄干云;余寿文;;热载下功能梯度材料裂纹问题的新分层模型[A];科技、工程与经济社会协调发展——中国科协第五届青年学术年会论文集[C];2004年
4 仲政;;功能梯度材料与结构的力学研究进展[A];中国力学学会学术大会'2005论文摘要集(上)[C];2005年
5 姚学锋;张进军;胥红敏;王鹏;;功能梯度材料应力奇异性的相干梯度敏感干涉实验研究[A];庆祝中国力学学会成立50周年暨中国力学学会学术大会’2007论文摘要集(上)[C];2007年
6 杨小彬;由小川;庄茁;;功能梯度材料动态断裂的有限元研究[A];庆祝中国力学学会成立50周年暨中国力学学会学术大会’2007论文摘要集(下)[C];2007年
7 陈建;;功能梯度材料热应力强度因子的确定[A];中国力学学会学术大会'2005论文摘要集(下)[C];2005年
8 仲政;;功能梯度材料结构的变形与断裂分析[A];中国力学学会学术大会'2009论文摘要集[C];2009年
9 郝育新;张伟;;功能梯度材料圆柱壳非线性动力行为分析[A];庆祝中国力学学会成立50周年暨中国力学学会学术大会’2007论文摘要集(下)[C];2007年
10 果立成;吴林志;;功能梯度板的断裂行为分析[A];中国力学学会学术大会'2005论文摘要集(下)[C];2005年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 刘静;功能梯度涂层结构的热弹性接触与动态滑移稳定性研究[D];北京交通大学;2013年
2 张恒良;动力机械应用功能梯度材料寿命评估与优化研究[D];华中科技大学;2011年
3 孙丹;功能梯度材料板中波的传播特性和冲击响应分析[D];湖南大学;2011年
4 洪轲;功能梯度材料中激光超声波频域特性的研究[D];南京理工大学;2012年
5 郑恒伟;耦合热力荷载下功能梯度材料板的安定性分析及优化[D];重庆大学;2013年
6 丁然;气动力及热载荷作用下功能梯度材料矩形板的非线性动力学[D];天津大学;2010年
7 张会占;功能梯度材料结构的随机动态断裂与可靠性研究[D];汕头大学;2011年
8 李清禄;功能梯度材料梁和圆板在随动载荷作用下的静动态响应[D];兰州理工大学;2012年
9 彭旭龙;功能梯度材料相关的几个动静态问题分析及结构优化[D];中南大学;2010年
10 赵莉;功能梯度材料平面问题的辛弹性力学解法[D];浙江大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 周宏亮;功能梯度材料热弹性断裂问题研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
2 武敏;磁场驱动法制备Ni/环氧树脂功能梯度材料研究[D];浙江大学;2011年
3 于洪;功能梯度材料抗侵彻性能试验研究[D];西北工业大学;2004年
4 郑慧雯;金属有机化学气相沉积法制备功能梯度材料的方法和机理的研究[D];西南师范大学;2004年
5 邓超;功能梯度材料扁锥壳的非线性振动和静动力稳定性分析[D];暨南大学;2009年
6 梁晓康;激光快速成形316L/Inconel718功能梯度材料的研究[D];大连理工大学;2010年
7 温鸣;粉末冶金原位自生陶瓷(TiC、Al2O3)/金属合金功能梯度材料制备研究[D];西安理工大学;2000年
8 张靖华;功能梯度材料梁、壳结构的静态力学响应[D];兰州理工大学;2004年
9 张学忱;陶瓷/金属热障层活塞的研究[D];长春理工大学;2002年
10 陈野;基于不同梯度模式的功能梯度圆形弹性薄板的振动特性[D];吉林大学;2008年
中国重要报纸全文数据库 前6条
1 ;可脱卸式避雷装置[N];中国有色金属报;2002年
2 本报记者 郭铭华 见习记者 车轮;中试转化“铺路” 行业标准“护航”[N];黑龙江日报;2009年
3 福建 王少波;智能型电茶壶电路原理与检修实例[N];电子报;2010年
4 叶深沉;医治托盘失控的光驱[N];电脑报;2002年
5 本报记者 水菁;航天电器步入业绩高速增长期[N];证券时报;2005年
6 本报记者 高荆萍;瓦轴推出增值服务 为用户创造价值[N];中国工业报;2005年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978