假设热导率沿功能梯度板高呈指数函数形式分布,基于该板的平面稳态热传导基本方程,用分离变量法,导出边界不同恒温时该板的平面稳态温度场的级数解析解,与有限元解对比,两种方法的最大节点温度误差0.86%。通过数值计算,获得了该板的平面稳态温度场分布,研究了板的梯度参数和几何组成对温度场的影响。主要结果表明:板内的温度场分布对称于过形心的y轴;随着梯度参数值的增加,板内的高温区向左右两边界和下边界逐步扩展;随着板高的递减,板内中下部的温度分布趋于平缓。因此,可选择适合的梯度参数和几何组成来满足设计、应用和热应力分析的需要,所获得的解析解可作为检验其他近似方法的参考标准。
