利用基于密度泛函理论的第一性原理方法计算了新型硼碳氮材料I42m-BCN的电子结构、弹性性质、理想拉伸强度和理论硬度。计算结果显示I42m-BCN为力学稳定结构,体积模量350.9 GPa,剪切模量334.9 GPa,维氏硬度值为65.3 GPa,能带间隙为3.05 eV,是一种直接带隙半导体。I42m-BCN是具有优良力学性能的潜在超硬材料,在12 GPa以上压力条件下有望由g-BCN合成出碳原子的位置为2a，氮原子的位置为2c。I42m-BCN、P42mc-BCN的晶体结构模型如图1所示。表1I42m-BCN和P42mc-BCN的晶胞参数=β=γ/(°)9090图1晶体结构模型Fig．1Crystalstructuremodel2结果和讨论2．1I42m-BCN、结构温度场解析解-数控滚圆机滚弧机折弯机张家港电动滚圆机滚弧机折弯机倒角机P42mc-BCN的能带态密度利用VASP软件包对上述I42m-BCN及P42mc-BCN结构进行几何优化得到相应基态结构，并计算材料的电子结构，得到能带及态密度。如图2所示，两种结构价带与导带都没有重合的部分，其中I42m-BCN的导带低与价带顶在同一K点上，其为直接带隙值为3．05eV的半导体材料。P42mc-BCN结构的导带底向下穿过费米能级，且导带低与价带顶不在同一K点上，P42mc-BCN为金属性材料。本文由公司网站滚圆机网站采集转载中国知网资源整理!www.gunyuanji.name图2I42m-BCN和P42mc-BCN的能带及态密度F的弹性常数和模量弹性性质是材料重要性能之一，它能够说明外力作用下发生形变后回复能力的大小，利用VASP软件算出各个结构的弹性常数，进而计算得到力学稳定性、剪切模量、体积模量、杨氏模量和泊松比这些弹性性质。利用VASP计算得到结构的弹性常数见表2。功能梯度材料的热导率以指数函数的形式沿水平、竖直方向分布,在已知二维稳态热传导方程的基础上,采用分离变量法推导出该结构在第一、二、三类边界条件共同作用下的稳态温度场解析解。将该解析解与有限元解对比计算,所得到的节点温度基本一致,误差均小于1%。选取数值算例进行计算,得到了该结构的二维稳态温度场并分析了材料的热导率、上边界介质温度以及下边界热流密度对温度场的影响。 。 :两种方法计算出的节点温度基本一致，最大误差为0．65%，因此验证了解析解推导的正确性。3．2结果分析与讨论3．2．1梯度参数对温度场的影响假设FGM结构模拟工况为:a=b=10mm，板两侧恒温u0=300K，上侧介质温度Tf=800K，下侧热流密度q=－1×10－4W/mm2，该结构的温度场分布结果见图2。分析图2可知:1)虽然2D-FGM结构的几何尺寸、温度载荷、下边界热流密度以及上边界介质温度关于轴x珋=x/a=0．5对称，但是由于上边界的热交换系数和结构内的导热系数不关于该轴对称，所以在不同的梯度变化参数作用下温度场分布图均不具有对称性。2)图2(a)～(d)显示的温度场分布大致呈四角星状，热量从结构的上下侧流入结构内部，再由左右两侧流到结构外部，四角星的中心位置均位于结构的左下侧;随着梯度变化参数c、d的增大，310K等温线逐渐远离结构的边缘;结构左侧的等温线密度较大，右侧等温线密度较小，且随着梯度变化参数c、d的增大，此趋势愈加明显。3)随着梯度变化参数c、d的增加，2D-FGM结构的上侧最高温度不断减小，温度最大值的位置略向左偏移;2D-FGM结构下侧最高温度也不断减小，温度最大值的位置向结构温度场解析解-数控滚圆机滚弧机折弯机张家港电动滚圆机滚弧机折弯机倒角机本文由公司网站滚圆机网站采集转载中国知网资源整理!www.gunyuanji.name