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功能梯度管道中振动和瞬态热传导的解析和数值研究( Analytical and numerical study of vibration and transient heat conduction in a functionally graded pipe )
Ziyi SU Kazuaki INABA Amit KARMAKAR Apurba DAS
功能梯度材料(FGM)是一类先进的复合材料。在FGM中，每种成分的体积分数可以根据所需应用的厚度定制。本文考虑了功能梯度管内自由振动和瞬态热传导问题的解析解和数值模拟。固有频率推导采用三维弹性理论，考虑了厚度效应。对于FG管内的瞬态热传导问题，采用了扩展的位移变量法。采用多层模型，利用标准有限元软件对FG管的振动和瞬态热传导行为进行了数值模拟。对自由振动和瞬态热传导的解析解和数值模拟结果进行了比较。8层模型和16层模型对FG管具有较高的模拟精度。对于16层模型，计算结果与解析解的固有频率相差小于0.18%。通过对各种FG幂律指数的瞬态热传导研究，得到了FG管特定位置的瞬态温度分布。FG管的自由振动和瞬态温度分布将有助于根据具体应用调整分级方式来定制FG管。
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