【摘要】：軸向運動系統(tǒng)和納米結(jié)構(gòu)廣泛應用于建筑、機械、航空航天等工程領域,精確高效的分析結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)的振動行為具有重要的意義。本文采用微分求積法(Differential Quadrature Method,DQM)對熱沖擊下軸向運動功能梯度材料(Functionally Graded Material,FGM)梁和尺度效應下軸向運動功能梯度材料梁的自由振動行為進行求解分析,主要工作有:基于Timoshenko梁理論研究兩端夾緊、一端夾緊一端簡支、兩端簡支三種不同邊界條件下的軸向運動功能梯度材料梁在熱沖擊載荷作用下的自由振動響應。利用Hamilton原理推導熱沖擊下軸向運動功能梯度材料梁的自由振動控制微分方程,并采用分離變量法求解功能梯度材料梁受熱沖擊時的一維熱傳導方程。通過微分求積法在梁的長度方向進行離散,將原方程轉(zhuǎn)化為四階廣義特征值問題,求解功能梯度材料梁自由振動的無量綱固有頻率并進行特性分析�？紤]了不同熱沖擊載荷,不同梯度指數(shù)和不同軸向運動無量綱速度對功能梯度材料梁自振頻率的影響。分析結(jié)果表明:熱沖擊載荷越大,對降低功能梯度材料梁的固有頻率的效果越明顯;在軸向運動速度和熱流輸入不改變的情況下,逐漸增大材料梯度指數(shù)會使功能梯度材料梁的固有頻率隨之減小;功能梯度材料梁對熱沖擊短時間內(nèi)有減緩作用,相對于均勻材料一階失穩(wěn)所需時間更長,受到熱沖擊的功能梯度材料梁在軸向運動時也更快達到失穩(wěn)狀態(tài)�；赥imoshenko梁理論和Eringen非局部理論研究了不同邊界條件下軸向運動功能梯度材料梁在考慮尺度效應下的自由振動響應�？紤]功能梯度梁的性能沿厚度方向呈冪律變化,根據(jù)Eringen非局部理論,利用哈密頓原理推導尺度效應下軸向運動功能梯度梁的自由振動控制微分方程,通過微分求積法在梁的長度方向進行離散,求解尺度效應下軸向運動功能梯度梁的固有頻率并進行特性分析�？紤]了無量綱軸向運動速度、尺度參數(shù)和梯度指數(shù)對軸向運動功能梯度梁自由振動頻率的影響。結(jié)果表明:在軸向運動速度和尺度參數(shù)不變的情況下,逐漸增大材料梯度指數(shù)會使梁的固有頻率隨之減小;增大尺度參數(shù)和無量綱軸向運動速度,無量綱固有頻率降低,且兩端夾緊邊界條件下無量綱固有頻率降低的最快。
【圖文】：

如圖1.1 所示，這會導致分層的破壞，基體開裂和粘結(jié)分離。功能梯度材料是一種材料性能從一個表面到另一個表面連續(xù)變化的復合材料，，從而減輕了層合材料的應力集中。材料性能的漸變減輕了熱應力、殘余應力和應力集中等因素對材料性能的影響，這種漸變能夠形成一種非常有效的定制材料，以適應結(jié)構(gòu)的需要，因此被稱為 FGM（FunctionallyGraded Material）。一些具有代表性的如陶瓷—金屬各向同性組件，被應用于熱梯度環(huán)境變化劇烈的熱障結(jié)構(gòu)（用于能量轉(zhuǎn)換的熱電裝置、半導體行業(yè)），在這種應用中，陶瓷提供熱量和腐蝕阻力，同時金屬提供了強度和韌性。圖 1.1 應變和應力隨層合板厚度的變化[1]功能梯度材料是具有微觀非均勻特性的復合材料，其微觀結(jié)構(gòu)的連續(xù)變化如材料彈性模量等性能從一個表面到另一個表面的連續(xù)變化明顯區(qū)別于傳統(tǒng)復合材料，如圖 1.2和圖 1.3 所示。目前功能梯度材料制備工藝主要采用化學或物理氣相沉積法、等離子噴涂法、粉末堆積法、泥漿法、薄片層疊法、激光熔覆法等幾種方法[14]，尤其是高溫合成法非常適用于制備功能梯度材料。功能梯度材料按照應用領域分類可分為：耐熱功能梯度材料，生物功能梯度材料，化學功能梯度材料，電子工程功能梯度材料[15]。

碩士學位論文合材料的制備需混合兩種不同相位的材料，例、粒子的形狀和分布的精確信息，梯度復合材及離散相的近似形狀來估算，假定夾雜物和基宏觀響應模擬為各向同性，可從材料成分和成料的整體性能。
【學位授予單位】：蘭州理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TH113.1

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本文編號：2681178