题目：基于有限元的功能梯度材料零件设计与分析

功能梯度材料（FGM）作为一种新型复合材料，其内部材料呈梯度分布，使其具备了其它材质所不可比拟的优越性能。功能梯度材料应用广泛，在航空、航天、汽车、石油、核能、通讯等领域都有所应用。近年来，FGM受到国内外的普遍关注，对FGM零件的建模与分析成为科研和学术界的热点，而功能梯度材料零件的设计与分析是其大规模应用的基石与桥梁。功能梯度材料零件数字化设计与分析要求统一描述零件形状特征、材料特征和功能特征，根据功能要求同时设计零件的几何形状和内部材料分布，完成内部组织材料和三维形体的制造。数字化设计应根据功能要求统一设计零件几何形状和内部材料分布，建立包含零件的几何、拓扑和材料分布等信息的CAD模型。论文提出的基于限元法的FGM设计，实现了几何结构和材料分布的精确表达；同时以多纹理体渲染技术实现零件材料分布的计算机可视化。功能梯度材料零件的分析工作则以基于有限元法的建模技术为基础，先设计零件数据格式实现分析与设计模块间的数据对接，再应用有限元分析中的位移法，推导了FGM应力和应变的基本方程，并将其应用于FGM零件的分析，在此基础上用Visual C++设计了FGM的CAD/CAE系统FGMSTM，为功能梯度材料零件的设计、分析与集成化探索了一条有效途径。