摘 要
梯度功能材料中壓力波的傳播是通過復(fù)合波傳播的運算法則來進(jìn)行數(shù)值研究的。研究了兩中不同的梯度功能材料的模型：（i）每層具有均勻性質(zhì)的多層金屬-陶瓷復(fù)合材料；（ii）在規(guī)定容量的小部分金屬基中隨機嵌入陶瓷顆粒。通過數(shù)值模擬證明：梯度功能材料模擬的運算法則無須任何均化程序就已經(jīng)適用了?；跀?shù)值模擬的分析表明：不同模型的壓力性質(zhì)有顯著的差異，而這些模型可以用于對結(jié)構(gòu)及沖擊載荷做出最優(yōu)化的反應(yīng)。
關(guān)鍵詞：梯度功能材料，波傳播，數(shù)值模擬，沖擊載荷
1 引言
梯度功能材料因其多功能性質(zhì)而被廣泛用于當(dāng)代科技。由于遭受準(zhǔn)靜態(tài)載荷而在梯度功能材料內(nèi)產(chǎn)生應(yīng)力和位移的變化，對這一現(xiàn)象的分析與計算表明：在兩種不相似的層間使用梯度界面并使其結(jié)構(gòu)和幾何狀態(tài)最優(yōu)化能有效地減小應(yīng)力。動態(tài)載荷處的能量吸收應(yīng)用具有特別的意義，界面效應(yīng)對于這一情形當(dāng)然也很重要。梯度功能材料中一維波傳播已經(jīng)在1999及2000年被人們探討過。梯度金屬陶瓷薄的沖擊效應(yīng)已經(jīng)在2001年被人們在2001年討論過。在這些研究中，梯度功能材料近似于多層媒介，并且每層材料的性質(zhì)假設(shè)為常數(shù)或沿著層變化的一次或二次方程。這樣做的主要困難時無法準(zhǔn)確估計材料性質(zhì)隨著成分顆粒的體積容量變化而變化的方程。然而，梯度功能材料的特點不僅在于其間出現(xiàn)了混合物或其他成分，還在于它較傳統(tǒng)材料（宏觀均勻）具有復(fù)雜的行為。最簡單的例子就是，梯度功能材料的結(jié)構(gòu)能夠通過在以某種材料為基而以另外一種材料作為嵌入物的類似于模型的系統(tǒng)來表示。
Abstract
Thepropagationofstresswavesinfunctionallygradedmaterials(FGMs)isstudiednumericallybymeansofthecomposite
wave-propagationalgorithm.TwodistinctmodelsofFGMsareconsidered:(i)amultilayeredmetal¨Cceramiccompositewith
averagedpropertieswithinlayers;(ii)randomlyembeddedceramicparticlesinametalmatrixwithprescribedvolumefraction.
ThenumericalsimulationdemonstratestheapplicabilityofthatalgorithmtothemodellingofFGMswithoutanyaveraging
procedure.Theanalysisbasedonsimulationshowssignicantdifferencesinthestresswavecharacteristicsforthedistinct
modelsthatcanbeusedforoptimizingtheresponseofsuchstructurestoimpactloading.

2003¨¦ditionsscientiquesetm¨¦dicalesElsevierSAS.Allrightsreserved.
Keywords:
Functionallygradedmaterial;Wavepropagation;Numericalsimulation;Impulsiveloading