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W/Cu梯度材料热应力分析及结构优化设计
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国家自然科学基金(51201173, 51372255);国际热核聚变实验堆(ITER)计划专项(2013GB110005);山东省自主创新专项(2013CXC90201)


Simulation of Thermal Stress and Optimization Design of Structure for the Tungsten/Copper Functional Gradient Material
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    摘要:

    运用ANSYS12.0软件对W/Cu梯度材料进行热应力模拟分析,并对结构进行优化设计。结果表明,随着成分分布指数(p)的增加,最大热应力先减小后增大;在p=1.3,热流密度为30 MW/m2时,最大热应力值最小为180 MPa,与非梯度材料相比最大等效热应力降低79%;最优化的梯度层厚度大于3 mm,梯度层数4~6层,钨板的厚度1~3 mm。

    Abstract:

    Thermal stress and optimum structure design of tungsten/copper functional gradient materials (W/Cu FGM) were analyzed via ANSYS12.0 code. The results show that the maximum thermal stresses firstly decrease to a bottom value and then slightly increase with the increasing of compositional exponent (p) of W/Cu FGM. The equivalent Von Mises thermal stress for the W/Cu FGM (p=1.3) is 180 MPa, decreased by 79% compared with non-FGM under heat flux of 30 MW/m2. According to the simulation results, the optimal parameters of the W/Cu FGM are listed as following: above 3 mm for the thickness, 4~6 layer for the W/Cu FGM and 1 mm to 3 mm of the thickness for the tungsten layer.

    参考文献
    相似文献
    引证文献
引用本文

宋月鹏,孙祥鸣,李江涛,李 倩,陈义祥,郭世斌,高东升. W/Cu梯度材料热应力分析及结构优化设计[J].稀有金属材料与工程,2015,44(3):603~607.[Song Yuepeng, Sun Xiangming, Li Jiangtao, Li Qian, Chen Yixiang, Guo Shibin, Gao Dongsheng. Simulation of Thermal Stress and Optimization Design of Structure for the Tungsten/Copper Functional Gradient Material[J]. Rare Metal Materials and Engineering,2015,44(3):603~607.]
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  • 收稿日期:2014-03-15
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  • 在线发布日期: 2015-05-29
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