W/Cu梯度材料热应力分析及结构优化设计

稀有金属, 2015, 44(3): 603-607.

W/Cu梯度材料热应力分析及结构优化设计

宋月鹏 ^1, , 孙祥鸣 ^2, , 李江涛 ^3, , 李倩 ^4, , 陈义祥 ^5, , 郭世斌 ^6, , 高东升 ^7,

1.山东农业大学,山东泰安271018;山东省园艺机械与装备重点实验室,山东泰安271018

2.山东农业大学,山东泰安271018;山东省园艺机械与装备重点实验室,山东泰安271018

3.中国科学院理化技术研究所,北京,100190

4.山东农业大学,山东泰安271018;山东省园艺机械与装备重点实验室,山东泰安271018

5.中国科学院理化技术研究所,北京,100190

6.中国科学院理化技术研究所,北京,100190

7.山东农业大学,山东泰安271018;山东省园艺机械与装备重点实验室,山东泰安271018

基金项目: 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)

关键词：有限元分析 , W/Cu梯度材料 , 成分分布指数 , 热应力

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

Keywords： FEM , W/Cu gradient materials , compositional exponent (p) , thermal stress

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30MW/m2时,最大热应力值最小为180MPa,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3mm,梯度层数4～6层,钨板的厚度1～3 mm.

参考文献

[1]	郭双全,冯云彪,燕青芝,黎健.偏滤器中钨与异种材料的连接技术研究进展[J].焊接技术,2010(09):3-7.
[2]	种法力,陈俊凌,李建刚.Tokamak第一壁上W/Cu材料的连接和界面应力的研究[J].稀有金属与硬质合金,2005(04):38-41,45.
[3]	凌云汉,白新德,李江涛,葛昌纯.W/Cu功能梯度材料的热应力优化设计[J].稀有金属材料与工程,2003(12):976-980.
[4]	Chong FL;Chen JL;Li JG .Evaluation of tungsten coatings on CuCrZr and W/Cu FGM under high heat flux and HT-7 limiter plasma irradiation[J].Journal of Nuclear Materials: Materials Aspects of Fission and Fusion,2007(0):1201-1205.
[5]	冯云彪,郭双全,葛昌纯,周张健.面向等离子体W/Cu功能梯度涂层的热应力模拟[J].材料导报,2010(16):84-87.
[6]	刘彬彬,谢建新.W-Cu梯度热沉材料的成分与结构设计[J].稀有金属,2005(05):757-761.
[7]	孙祥鸣,宋月鹏,高东升,李江涛,陈义祥,许令峰,郭晶,郭世斌,赵培.CuO-Al铝热体系超重力熔铸W-Cu梯度复合材料[J].复合材料学报,2013(04):136-141.
[8]	Chapa J.;Reimanis I. .Modeling of thermal stresses in a graded Cu/W joint[J].Journal of Nuclear Materials: Materials Aspects of Fission and Fusion,2002(2/3):131-136.

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