多功能複合塗層結構熱衝擊邊界元分析算法研究

《多功能複合塗層結構熱衝擊邊界元分析算法研究》是依託大連理工大學,由楊愷擔任醒目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：多功能複合塗層結構熱衝擊邊界元分析算法研究
• 依託單位：大連理工大學
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：楊愷

項目摘要

邊界單元法在分析複合塗層熱衝擊失效機理方面具有獨特的優勢。然而，傳統的邊界積分方程只是對單一均質材料建立的，建立複合材料瞬態熱衝擊邊界積分方程仍是一個極具挑戰性的難題。本課題就是在這方面的一次努力，研究一種能解決瞬態熱彈性耦合效應問題的邊界積分方程。基於瞬態熱衝擊作用時間短、溫度梯度大、熱應變劇烈的特點,本項目的基本研究思路是:選擇合適的基本解和規格化物理量建立變係數邊界-域積分方程，運用徑向積分法將積分方程中的域積分轉換成等效的邊界積分，從而形成不需要內部格線的純邊界元算法。本項目還將研究多功能複合塗層體系受力分析中出現的一些關鍵技術問題，如結構多尺度問題和非均質材料算法效率問題等。本項目的工作既可填補目前國內外邊界元法在熱衝擊熱彈性耦合問題方面的空白，又可為解決複雜的表面工程問題提供有力的分析手段。

結題摘要

邊界單元法在分析複合塗層熱衝擊失效機理方面具有獨特的優勢。然而，傳統的邊界積分方程只是對單一均質材料建立的，建立複合材料瞬態熱衝擊邊界積分方程仍是一個極具挑戰性的難題。本課題就是在這方面的一次努力，在前期研究工作基礎上，首先建立了基於徑向積分法的瞬態熱傳導邊界積分方程；然後建立了非均質熱彈性問題的邊界積分方程，針對數值求解徑向積分非常複雜且耗時的不足，推導出了一種新的處理變係數熱彈性問題的徑向積分解析計算方法，計算效率得到了顯著提高。最後，基於線彈性耦合熱彈性動力學問題的基本方程，同時考慮慣性項和耦合項的影響。在功能梯度材料瞬態熱傳導問題和彈性動力問題的徑向積分邊界元法基礎上，建立了功能梯度材料耦合熱彈性動力學問題的徑向積分邊界元法。本項目的工作既可填補目前國內外邊界元法在熱衝擊及熱彈性耦合問題方面的空白，又可為解決複雜的表面工程問題提供有力的分析手段。