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基于分层法的功能梯度材料有限元分析

黄立新 , 姚祺 , 张晓磊 , 阳明

玻璃钢/复合材料

基于分层法,本文采用有限元模型进行功能梯度材料平面结构的力学分析.将功能梯度材料平面结构划分成若干层,每层的材料参数按函数形式变化.在此分层模型基础上得到同一层的材料参数为常数,然后各层按照常规的有限元方法进行网格划分,建立有限元模型进行功能梯度材料平面结构的力学分析.数值算例表明,功能梯度材料平面结构应力和位移的有限元计算结果与解析解吻合得很好.通过设计组分材料Y-TZP弹性模量的三种工况,讨论了弹性模量梯度系数对有限元计算结果的影响.数值结果显示,弹性模量梯度系数变大对应力和位移的有限元计算结果有影响,对应力的影响较大而对位移的影响较小.

关键词: 功能梯度材料 , 有限元法 , 分层法 , 梯度系数

基于热应力分析的固体氧化物燃料电池阳极功能层优化设计

谢佳苗 , 王峰会

无机材料学报 doi:10.15541/jim20160341

为了降低固体氧化物燃料电池在制备和工作过程中产生的热应力,提高电池的电化学性能,在电池中引入功能梯度层可以有效减小电池各层之间材料参数的差异,从而缓解各层之间的热失配应力.本研究将阳极功能层引入燃料电池中,通过阳极功能层子层数目和非线性梯度成分指数n控制各子层材料属性的变化情况,研究了燃料电池在800℃下的热应力分布.结果表明:选取适当的指数n和阳极功能层的分层数目可以明显降低阳极层的最大拉应力和电解质层的最大压应力.

关键词: 固体氧化物燃料电池 , 分层法 , 阳极功能层 , 热应力

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