功能梯度材料是一种非均质材料,具有随空间位置连续变化的材料属性,这一特点使其具有优越的物理力学性能,为科学家和工程师提供了一个重要思路来设计结构组件以满足工业领域一些特殊应用,如其在航空、航天、汽车、核能、生物医学等领域都有广泛的应用。热弹性问题因贯穿在功能梯度材料的设计、制造、评价和应用的各个环节而尤为重要。但功能梯度材料的不均匀性给其热问题的数值分析增加了难度。本项目针对目前各种数值算法在处理此问题中的不足和局限性,从功能梯度材料的特点与基本解有源性之间的相通之处出发,在单元内部场和单元边界场分别采用两组独立插值函数的基础上,构造可自然模拟出功能梯度材料物性参数随坐标变化特点的梯度单元,研究相应的变分理论以建立有限梯度元方法,并采用该方法解决功能梯度材料的热弹性问题。本研究为功能梯度材料热弹性问题更高效、更精确的解决提供了新途径。
英文主题词functionally graded materials (FGMs);graded element;finite graded element method;heat conduction;thermoelastic