納米功能梯度夾層板因其優(yōu)良的力學(xué)特性與可設(shè)計(jì)性,在新型的存儲(chǔ)單元,傳感器等結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中具有廣闊的應(yīng)用前景。這類納米結(jié)構(gòu)在使用的過程中,常常受到外部壓力與溫度場的作用,因此,本文對表層為功能梯度材料,芯層為均質(zhì)材料的納米夾層板在橫向分布載荷作用下的彎曲以及溫度場耦合的相關(guān)問題進(jìn)行了研究,主要內(nèi)容如下:1.考慮到納米結(jié)構(gòu)中存在的尺度效應(yīng),基于非局部彈性理論,根據(jù)最小勢能原理研究了納米功能梯度夾層板的基本彎曲問題,推導(dǎo)了對應(yīng)多種剪切變形理論的控制方程,并在四邊簡支的邊界條件下給出了位移分布的解析解。2.在基本彎曲問題的研究基礎(chǔ)上進(jìn)一步探討了溫度場作用下夾層板熱力耦合的彎曲問題,考慮了因溫度變化所產(chǎn)生的熱應(yīng)力帶來的影響,推導(dǎo)了該問題的控制方程,得到了帶有溫度場函數(shù)的位移分布的解析解,并利提出了一種用于求解應(yīng)力分布規(guī)律的有效方法。3.對基本彎曲與熱力耦合的彎曲問題進(jìn)行了數(shù)值分析,本文得到的宏觀條件退化解與基于經(jīng)典彈性理論的文獻(xiàn)中的數(shù)值解具有較好的一致性。通過不同的算例,分析了尺度效應(yīng)規(guī)模系數(shù)、剪切變形理論、溫度場函數(shù)等因素對夾層板彎曲特性帶來的影響。討論了非局部彈性理論在本問題中的適用范圍,并研究了應(yīng)力沿夾層板厚度方向的分布規(guī)律。本文所得到的結(jié)論為新型納米功能梯度夾層結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)提供了理論依據(jù),具有一定的參考價(jià)值。
【學(xué)位單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TB383.1
【部分圖文】：

第一章 緒論背景結(jié)構(gòu)概述構(gòu)是一種典型的復(fù)合的板殼結(jié)構(gòu)[1]，在工程應(yīng)用中所使用的大多數(shù)的夾層結(jié)度的薄板與質(zhì)地較輕的夾心組成。夾層結(jié)構(gòu)上下的薄板稱為表層，材料通常金以及膠合板等高強(qiáng)度材料。中間的夾心稱為芯層，目前多采用泡沫塑料、架以及波紋板等質(zhì)地較輕的結(jié)構(gòu)制成。在實(shí)際使用中，可以根據(jù)不同的功能芯層的材料，具有優(yōu)良的可設(shè)計(jì)性。例如，當(dāng)芯層選用壓縮性能良好的材料聚苯乙烯泡沫塑料等，可以起到保溫、吸振的作用；而鋁制蜂窩結(jié)構(gòu)的芯層閉空氣，阻礙了熱量與聲波在結(jié)構(gòu)中的傳播，因而可以起到隔音、隔熱以及著材料技術(shù)與制造工藝的不斷發(fā)展，以新型陶瓷、橡膠阻尼材料以及金屬絲的材料作為芯層的新型夾層結(jié)構(gòu)也逐漸開始投入使用。

納米功能梯度夾層板的彎曲及溫度場耦合的相關(guān)問題研究工、成型性等方面的性能優(yōu)異，夾層結(jié)構(gòu)在航空、航天、船舶、汽車、軌道車輛、風(fēng)力機(jī)、筑、包裝等各大領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，并且其力學(xué)行為成為了研究的熱點(diǎn)。例如，對于飛結(jié)構(gòu)來說，在一些載荷不大而厚度較小的部件或結(jié)構(gòu)中使用夾層結(jié)構(gòu)是很常見的，例如飛機(jī)面的前緣、后緣壁板，翼面的操縱面或操縱面的后緣以及機(jī)身一些小的艙門等次承力結(jié)構(gòu)[3]。此之外，汽車的車身外蒙皮、車身與車架結(jié)構(gòu)、保險(xiǎn)杠、座椅、車門等處，軌道車輛（如地，高鐵等）的車體、車廂隔板等結(jié)構(gòu)中也應(yīng)用了夾層結(jié)構(gòu)[4]。

圖 1.3 碳納米管結(jié)構(gòu)示意圖 1.4 使用納米夾層結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)設(shè)備力學(xué)模型[6]構(gòu)在實(shí)際的使用中，往往會(huì)受到來自外部的壓力等載荷以及使用環(huán)境溫度變正如圖 1.4 所描述的內(nèi)容，可能會(huì)對結(jié)構(gòu)各方面的性能帶來一系列的影響。之有效的方法對納米結(jié)構(gòu)的力學(xué)行為進(jìn)行研究，為納米結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)提供理論
【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

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1 陳家鵬;基于修正Hoff理論硬夾芯夾層板彎曲問題研究[D];南京航空航天大學(xué);2014年

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3 黃志平;考慮高階剪切變形硬夾芯夾層板的彎曲研究[D];南京航空航天大學(xué);2014年

4 寇文彬;功能梯度壓電納米梁的線性振動(dòng)與屈曲分析[D];北京交通大學(xué);2014年

本文編號：2866069