用于提高立井井壁弹性极限承载力的梯度功能材料反演

【摘要】：立井井壁是一种厚壁圆筒,厚壁圆筒的应力状态取决于外荷载和组成物体的材料特性。假设泊松比为常数并且圆筒内的应力状态满足预定条件(本文假定σ_θ为某一常数),作者对梯度功能材料的弹模沿径向方向的特性进行了反演研究。对于立井井壁外壁作用有均布压力的情形,相应的反演结果表明:弹模沿径向方向的变化曲线只有为特定的增函数时,厚壁圆筒的应力分布才可以满足事先给定的应力要求。与经典的均质材料相比,反演所得的梯度功能材料可以使筒壁内的应力分布更均匀(即减小了应力集中),从而可大大提高厚壁圆筒的弹性极限承载力。对于梯度功能材料来说,壁厚的增加可以显著提高相应的弹性极限承载力,而经典均质材料的相应效果却不显著。