【摘要】：工程中復(fù)雜的機(jī)械系統(tǒng)通常是由多個柔性復(fù)合材料部件組成的多體系統(tǒng)。如航天器太陽帆板、螺旋槳槳葉、柔性機(jī)械臂、航空發(fā)動機(jī)葉片、衛(wèi)星天線和太陽能帆板等,都可以簡化為作大范圍運動的柔性梁或者柔性板結(jié)構(gòu),每個柔性部件在運動過程中都可能會產(chǎn)生較大的彈性變形。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,實際工程對材料性能的要求越來越高,具有很高的比強(qiáng)度、比剛度、質(zhì)量輕、耐高溫以及可設(shè)計性等優(yōu)點的復(fù)合材料逐漸取代傳統(tǒng)材料而被結(jié)構(gòu)設(shè)計者廣泛使用。因此考慮幾何非線性的功能梯度材料柔性結(jié)構(gòu)的動力學(xué)建模具有挑戰(zhàn)性和研究價值。經(jīng)典薄板理論忽略了橫向剪切變形影響,只適用于薄板情況,對于中厚板的研究應(yīng)該采用一階剪切理論或者高階剪切理論,考慮橫向剪切變形的動力學(xué)方程更為復(fù)雜,必須用數(shù)值方法進(jìn)行求解。因此對作大范圍運動功能梯度厚板的剛?cè)狁詈蟿恿W(xué)問題進(jìn)行研究具有重要的實際意義和學(xué)術(shù)價值。本文的工作和成果主要有:1.對剛?cè)狁詈先嵝远囿w系統(tǒng)動力學(xué)的研究現(xiàn)狀、功能梯度材料、柔性厚板的研究進(jìn)展進(jìn)行概述,并且提出了本文的研究內(nèi)容和目標(biāo)。2.對作大范圍運動功能梯度材料厚板的剛?cè)狁詈蟿恿W(xué)問題進(jìn)行了研究。基于一階剪切變形理論,從連續(xù)介質(zhì)理論出發(fā),計及了變形位移場中的二次耦合變形量,利用Lagrange方法推導(dǎo)了功能梯度厚板的剛?cè)狁詈蟿恿W(xué)方程,使其既能應(yīng)用于薄板的動力學(xué)分析,又能用于中厚板的動力學(xué)分析,本文利用有限元方法,采用20自由度4節(jié)點單元對變形場進(jìn)行離散。3.對不同轉(zhuǎn)速、不同厚度下的中心剛體-柔性懸臂板進(jìn)行動力學(xué)仿真,采用Newmark時間積分方法對動力學(xué)方程進(jìn)行求解,比較了本文建立的基于一階剪切理論的模型和基于經(jīng)典薄板理論的模型。結(jié)果表明,隨著轉(zhuǎn)速增大,剪切項對結(jié)構(gòu)動力學(xué)行為影響變大,考慮橫向剪切項的情況下,結(jié)構(gòu)更偏柔性。研究了不同功能梯度指數(shù)下,功能梯度厚板的橫向變形和速度響應(yīng)頻率,隨著功能梯度指數(shù)的增大,結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能也會隨之改變。4.分別用薄板理論和厚板理論對旋轉(zhuǎn)柔性板的振動特性進(jìn)行研究�；诤癜謇碚摰慕７椒ǖ玫降墓逃蓄l率總是低于薄板理論建模方法,考慮剪切效應(yīng)會讓結(jié)構(gòu)更偏柔性。
【圖文】：

１緒論碩士學(xué)位論文逡逑圖１．１．１東方紅一號邐圖１．１．２美國ＧＯＥＳ－Ｒ氣象衛(wèi)星逡逑旋轉(zhuǎn)葉片在實際工程中被廣泛使用，旋轉(zhuǎn)葉片的動力學(xué)特性是現(xiàn)代機(jī)械工程領(lǐng)域逡逑中的研究重點和熱點，風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片、渦輪機(jī)葉片、直升機(jī)旋翼、航空發(fā)動機(jī)葉片逡逑等都是這類剛?cè)狁詈辖Y(jié)構(gòu)。２０１７年５月，國產(chǎn)Ｃ９１９客機(jī)成功首飛，國人振奮。眾所逡逑周知，航空發(fā)動機(jī)是飛機(jī)的“心臟”，對于航空發(fā)動機(jī)來說，葉片的共振是導(dǎo)致葉片損逡逑壞的主要原因之一，如果飛機(jī)在長時間飛行中，高速旋轉(zhuǎn)的發(fā)動機(jī)葉片出現(xiàn)問題將嚴(yán)逡逑重影響飛機(jī)和乘客的安全。因此對航空發(fā)動機(jī)葉片的動力學(xué)研究有著重要意義。逡逑

圖１．１．１東方紅一號邐圖１．１．２美國ＧＯＥＳ－Ｒ氣象衛(wèi)星逡逑旋轉(zhuǎn)葉片在實際工程中被廣泛使用，旋轉(zhuǎn)葉片的動力學(xué)特性是現(xiàn)代機(jī)械工程領(lǐng)域逡逑中的研究重點和熱點，風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片、渦輪機(jī)葉片、直升機(jī)旋翼、航空發(fā)動機(jī)葉片逡逑等都是這類剛?cè)狁詈辖Y(jié)構(gòu)。２０１７年５月，國產(chǎn)Ｃ９１９客機(jī)成功首飛，國人振奮。眾所逡逑周知，，航空發(fā)動機(jī)是飛機(jī)的“心臟”，對于航空發(fā)動機(jī)來說，葉片的共振是導(dǎo)致葉片損逡逑壞的主要原因之一，如果飛機(jī)在長時間飛行中，高速旋轉(zhuǎn)的發(fā)動機(jī)葉片出現(xiàn)問題將嚴(yán)逡逑重影響飛機(jī)和乘客的安全。因此對航空發(fā)動機(jī)葉片的動力學(xué)研究有著重要意義。逡逑杴一邋｜逡逑
【學(xué)位授予單位】：南京理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TB34

【參考文獻(xiàn)】

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1 李坦;齊朝暉;馬旭;陳萬吉;;Mindlin板彎曲和振動分析的高階雜交應(yīng)力三角形單元[J];工程力學(xué);2015年10期

2 杜超凡;章定國;;基于無網(wǎng)格點插值法的旋轉(zhuǎn)懸臂梁的動力學(xué)分析[J];物理學(xué)報;2015年03期

3 杜超凡;章定國;洪嘉振;;徑向基點插值法在旋轉(zhuǎn)柔性梁動力學(xué)中的應(yīng)用[J];力學(xué)學(xué)報;2015年02期

4 陳麗華;孫s

本文編號：2647202