本文選題：功能梯度材料 + Timoshenko梁　； 參考：《廣西大學》2016年碩士論文

【摘要】：功能梯度材料(FGMs)是一種材料的性質和功能沿空間方向呈梯度連續(xù)變化的新型非均質復合材料,該種材料內部不存在明顯的界面,功能梯度材料的這些獨特優(yōu)點使其在航空航天、土木工程、機械工程、化學工程等許多領域得到廣泛的應用。由于各種因素導致結構發(fā)生損傷,甚至因喪失穩(wěn)定性而發(fā)生災難,危及人生安全或損失大量財產,所以對功能梯度材料結構進行損傷識別至關重要。基于功能梯度Euler-Bernoulli梁理論,首先推導了2節(jié)點6自由度梁單元的模態(tài)應變能表達式,然后采用模態(tài)應變能變化率法進行Euler-Bernoulli梁結構的損傷識別。在損傷識別過程中,有限元計算得到的模態(tài)振型加入高斯分布的噪音,模擬實際測量誤差。通過數(shù)值算例研究分析了模態(tài)應變能變化率法的抗噪音性能,為Timoshenko梁的損傷識別做了前期準備工作。針對功能梯度Timoshenko梁結構,采用模態(tài)應變能變化率法進行結構損傷識別的研究�；诠δ芴荻萒imoshenko梁理論,推導了2節(jié)點6自由度梁單元的模態(tài)應變能表達式,并給出了表達式中單元剛度矩陣的顯式積分。采用功能梯度Timoshenko梁的有限元分析方法,求出模態(tài)振型,在此基礎上,構建了功能梯度Timoshenko梁結構損傷的識別方法。在損傷識別過程中,由大型商用有限元分析軟件ABAQUS計算得到的模態(tài)振型加入高斯分布的噪音,模擬振型的測量誤差,并討論了測量誤差對損傷識別結果的影響。數(shù)值算例表明,模態(tài)應變能變化率法可較好地識別出Timoshenko梁結構損傷位置且有較好的抗噪音性能。針對于功能梯度梁結構,分別采用基于Euler-Bernoulli梁理論和Timoshenko梁理論的有限元方法進行振動分析,比較兩種模型計算模態(tài)振型的差異,討論這些差異對損傷識別結果的影響,并進一步考慮模態(tài)振型測量誤差。結果表明跨高比為20左右時,兩種模型誤差最小,且測量誤差的存在使大多數(shù)的損傷識別指標值減小。
[Abstract]:FGMs is a new type of heterogeneous composite material whose properties and functions change continuously along the space direction. There is no obvious interface inside the material. These unique advantages of functionally graded materials make it widely used in aeronautics and astronautics. Civil engineering, mechanical engineering, chemical engineering and many other fields have been widely used. The damage of functionally graded materials (FGM) structures is very important because of the damage of structures caused by various factors, even disasters due to the loss of stability, which endangers the safety of life or loses a large amount of property. Based on the functionally gradient Euler-Bernoulli beam theory, the modal strain energy expression of the 2-node 6-DOF beam element is derived, and then the damage identification of the Euler-Bernoulli beam structure is carried out by using the modal strain energy change rate method. In the process of damage identification, the modal mode obtained by finite element method is added to the noise of Gao Si distribution, and the actual measurement error is simulated. The anti-noise performance of modal strain energy change rate method is analyzed by numerical example, and the preliminary work for damage identification of Timoshenko beam is made. The damage identification of functionally gradient Timoshenko beam structures is studied by means of modal strain energy change rate method. Based on the functionally gradient Timoshenko beam theory, the modal strain energy expression of 2-node 6-DOF beam element is derived, and the explicit integral of the element stiffness matrix in the expression is given. The modal modes of functionally graded Timoshenko beams are obtained by using the finite element analysis method. On the basis of this, the damage identification method of functionally graded Timoshenko beams is constructed. In the process of damage identification, the modal modes calculated by the commercial finite element analysis software ABAQUS are added to the noise of Gao Si distribution to simulate the measurement errors of the modes, and the influence of the measurement errors on the damage identification results is discussed. Numerical examples show that the modal strain energy change rate method can identify the damage location of Timoshenko beam structure and has better noise resistance. The finite element method based on Euler-Bernoulli beam theory and Timoshenko beam theory is used to analyze the vibration of functionally graded beam structures. The difference of modal modes calculated by the two models is compared, and the effects of these differences on the damage identification results are discussed. The error of modal mode measurement is further considered. The results show that when the ratio of span to height is about 20, the error of the two models is the least, and the existence of the measurement error reduces most of the damage identification index values.
【學位授予單位】：廣西大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：O346.5;TB33

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本文編號：1938869