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前言 3

第1篇　梯度功能材料力学 3

1 绪论 3

1.1　梯度功能材料力学研究概况 3

目录 3

1.2　梯度功能力学的研究任务及研究方法 5

1.2.1 FGM的一般力学理论 5

1.2.2　非均质、各向异性、反对称层合板 9

结构热弯曲问题 9

康托洛维奇方法 10

1.2.3 求解悬臂板弯曲问题的各种形式的 10

1.3　FGM宏细观复合结构的概念 11

1.3.1 FGM复合结构基本概念 11

1.3.2　FGM广义当量反对称结构的新概念 12

1.4　FGM复合结构的基础理论研究 13

1.4.1　宏观理论 13

1.4.2　细观理论 14

1.5　FGM结构机理研究 15

1.6　FGM结构分析中解法的研究 16

1.7　FGM的制备与实验研究 18

1.8　研究动态 20

1.9　本书内容安排 21

参考文献 24

2　非均质、各向异性梯度功能材料结构三维热弹性本构理论 29

2.1 非均质、各向异性FGM复合结构的 29

三维热弹性本构方程 29

2.2　FGM弹性系数的细观力学分析 34

2.3 三维FGM结构层间力学模型与应力研究 38

2.3.1 FGM宏观三维结构的层间应力分析 39

2.3.2　FGM结构层间应力细观力学分析 42

2.3.3　层间应力场性质问题的讨论 43

2.4　FGM单胞的细观性能分析 45

参考文献 49

3　梯度功能材料层梁受机械／热载作用的优化分析理论 51

3.1　FGM层梁的分层剪切理论 51

3.2　FGM层梁数值分析与优化 54

3.3　FGM悬臂梁的弹性性能与应力分析 58

3.3.1　对偶对称FGM层合梁的弹性性能 59

3.3.2　FGM悬臂梁的剪切变形理论 61

3.4　FGM悬臂粱剪切刚度的半解析计算 63

3.5 含椭球夹杂耐热FGM细观优化应力方程 66

3.5.1 含热载、非均质、各向异性FGM细观 66

热应力分析 66

3.5.2　FGM细观应力场分析 69

3.5.3　结论 73

参考文献 73

第2篇　梯度功能结构力学 81

4　梯度功能复合结构的广义当量反对称理论 81

4.1　FGM复合结构分析 81

4.2　FGM广义当量反对称结构新概念的提出与分析 82

4.3　FGM结构弯曲弹性特性与本构弹性特性对应关系 84

4.3.1　单胞有效弹性系数转换 85

4.3.2　FGM宏细观弹性系数转换 85

4.3.3　组装FGM三维本构层合结构 86

4.3.4　弯曲理论与本构理论弹性系数的对应关系 87

4.3.5　弯曲理论坐标中的二维正轴模量 90

4.3.6　弯曲理论坐标中的二维偏轴模量 90

4.3.7 广义当量反对称结构的弹性特性 93

4.3.8　本构方程的半逆形式 93

4.4.1 广义当量反对称短板的热弹性本构方程 94

4.4　FGM结构广义当量反对称弯曲理论 94

4.4.2 FGM广义当量反对称弯曲 96

理论中泛函形式的确定 96

4.4.3　无因次化广义变分泛函形式 98

4.5 等拉伸应变FGM结构的宏观分析 100

参考文献 105

5　梯度功能结构的广义傅里叶级数解法 107

5.1 广义双重傅里叶级数形式的相依容许函数选取 108

5.1.1 广义双重傅里叶级数的定义与特性 108

5.1.2 广义双重傅里叶级数的选择 109

5.2　矩阵形式的总势能变分方程 111

5.3　增量形式的无因次总势能广义变分控制方程组 115

5.4　固支边边界力的广义边界值解 116

5.5　作用于FGM悬臂板复合结构基底的当量温度载荷 118

5.5.1 当量截面参数 118

5.5.2　当量温度载荷 119

5.6 FGM复合结构的弹性支承整体剪切理论 120

参考文献 126

6　梯度功能结构的康托洛维奇宏细观精化方法 128

6.2　二类独立变量广义变分原理 132

6.1　康托洛维奇解法的基本原理与特征 132

6.3　温度等效载荷 133

6.4　两自由边界（含斜边）广义外载荷 134

6.5　角点集中力 136

6.6 欧拉方程 138

6.7　FGM悬臂结构的约束扭转 141

6.8　悬臂FGM板结构分析的普通康托洛维奇法 144

6.8.1　普通康法基本原理及控制方程 145

6.8.3　求特解 149

6.8.2　求常系数齐次方程的通解 149

6.9　三角形板的限制扭转-弯曲参加效应的基本概念 152

6.10　三角形板的康托洛维奇宏细观精化推广新解法 153

参考文献 163

7　梯度功能复合结构热弹性的实验研究 166

7.1　FGM复合结构燃烧合成实验研究 166

7.1.1 实验方案 166

7.1.2　FGM燃烧合成物的组织机理 167

7.1.3　FGM燃烧合成物的性能测试 167

7.2.2　测试要求 168

7.2.1　实验条件数据 168

7.2　模拟实际热力学工况的FGM燃气舵样件风洞实验 168

7.3　模拟实际热力学工况的FGM试件电弧加热实验 169

7.3.1 实验模型 169

7.3.2　实验环境参数的评定 170

7.3.3　FGM烧蚀前后外观状态的评定 170

7.3.4　实验结果讨论 171

7.4 SHS/HP法合成TiC-Ni/Mo/W体系大尺寸 173

耐热梯度夹层 173

7.4.2　梯度夹层燃烧合成物的组织机理 175

7.4.1 基本考虑 175

7.4.3　实验结果与讨论 179

参考文献 180

8　梯度功能复合结构热弹性特性分析 181

8.1　第一类子结构——悬臂短板特性分析 181

8.2　第二类子结构——金属基底三角形板热特性分析 205

8.3　复合整体结构热特性分析 212

参考文献 218

9　梯度功能结构力学专题研究 221

9.1 多墙式FGM结构的非线性稳定性分析 221

9.1.1 理论分析 222

9.1.2　数值计算 227

9.2 含湿热问题的FGM夹层板面芯分层屈曲 229

9.1.3　结论 229

9.2.1　分析模型 230

9.2.2　湿热问题的考虑 233

9.2.3　瑞利-里兹分析 235

9.2.4　数值计算和结果分析 237

9.3.1 PCM内燃机缸体概况 238

9.3.2　PCM缸体的数学物理模型 238

9.3　PCM发动机缸体的弹性半解析研究 238

9.3.3　PCM缸体分层本构研究 240

9.3.4　典型算例数值分析 244

9.3.5　PCM缸体试验与理论对比分析 245

9.3.6　结论 246

9.4　FGM结构在绿色内燃机上的应用研究 246

9.4.1 绿色内燃机FGM的制备 247

9.4.2 FGM的设计 249

9.4.3　典型算例数值分析 249

9.4.4　FGM结构表面粗糙度对性能的影响 252

9.4.6　结论 253

9.4.5 发动机转速对FGM磨合的影响 253

9.5　FGM单一遮热基本模型 254

参考文献 256

10　梯度功能力学研究的结论与展望 259

10.1　本书的工作评述 259

10.2　第一类子结构——热特性问题结论 259

10.3　第二类子结构——热特性问题结论 261

10.4　整体复合结构的热特性问题结论 263

10.5　本书的创造性成果条目 264

10.6　对FGM力学研究的展望 266

参考文献 268

附录A　梯度因子系数 274

附录B　梯度单层位移 277

附录C　梯度模型系数 279

附录D　欧拉方程通解 280

附录E　余能原理系数 281

附录F　剪切余能密度 284

附录G　程序原理结构思路框图 286

附录H　源程序 287

外国专家人名译名对照表 323

索引 325