工程應(yīng)用表明,相比于傳統(tǒng)材料,復(fù)合材料具有的優(yōu)勢是無法比擬的,因而具有廣闊的工程應(yīng)用前景。而微納米尺度實(shí)驗(yàn)研究表明,微納米結(jié)構(gòu)存在著尺寸效應(yīng)現(xiàn)象,而修正偶應(yīng)力理論能有效地解釋這一現(xiàn)象。本文以纖維金屬層合材料(FML)宏微觀梁為研究對象,分別考慮其宏觀與微觀力學(xué)特性,建立了FML宏觀梁在移動(dòng)荷載作用下的非線性力學(xué)模型、FML微梁在熱環(huán)境下的非線性力學(xué)模型,并采用有效的方法進(jìn)行了求解。本文主要研究內(nèi)容如下。基于Euler-Bernoulli梁理論與von Kármán幾何非線性理論,通過Hamilton變分原理建立了定常溫度場中纖維金屬層合梁在移動(dòng)荷載作用下的非線性動(dòng)力學(xué)模型,并在空間上采用Galerkin法、時(shí)域上采用Newmark法將控制方程離散,然后,采用迭代法進(jìn)行數(shù)值求解。討論了荷載移動(dòng)速度、溫度、幾何非線性以及荷載類型對纖維金屬層合梁動(dòng)力響應(yīng)的影響。引入裂紋的扭轉(zhuǎn)彈簧模型,通過Hamilton變分原理,建立了在移動(dòng)荷載作用下含減振器具多裂紋纖維金屬層合梁的動(dòng)力學(xué)控制方程,并采用模態(tài)展開法及Newmark法對控制方程進(jìn)行數(shù)值求解,并基于結(jié)構(gòu)的動(dòng)力響應(yīng)與連續(xù)小波變換對裂紋進(jìn)行了檢測。討論了裂紋深度及位置、減振器位置及彈性系數(shù)對梁自由振動(dòng)頻率、撓度響應(yīng)的影響,并分析了荷載速度、縮放因子對裂紋檢測精度的影響�；赥imoshenko梁理論、von Kármán幾何非線性理論以及復(fù)合材料修正偶應(yīng)力理論,通過Hamilton變分原理建立了纖維金屬層合微梁的非線性微分平衡方程,且分別采用解析法與數(shù)值法進(jìn)行了求解,通過引入一個(gè)輔助函數(shù),求得了熱屈曲及熱后屈曲的解析解,數(shù)值法則采用微分求積法求得了熱屈曲荷載。討論了纖維層的熱膨脹系數(shù)比以及尺寸參數(shù)對熱屈曲和熱后屈曲的影響。采用非Fourier熱傳導(dǎo)理論,建立了FML微梁沿厚度方向上的一維熱傳導(dǎo)方程;基于Timoshenko梁理論、von Kármán幾何非線性理論以及復(fù)合材料修正偶應(yīng)力理論,建立了微梁在熱沖擊作用下的非線性動(dòng)力學(xué)控制方程,在空間上采用微分求積法進(jìn)行離散,時(shí)域上則采用Newmark法進(jìn)行離散,最后將離散后的非線性代數(shù)方程組采用迭代法進(jìn)行求解,得到了微梁在熱沖擊作用下的非線性動(dòng)力響應(yīng)。討論了弛豫時(shí)間對熱傳導(dǎo)過程的影響以及尺寸參數(shù)、幾何非線性對微梁撓度響應(yīng)的影響。
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TB33;O342

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本文編號(hào)：1657923