自然界中存在著大量的石墨烯及其衍生物,它們擁有優(yōu)良的機(jī)械,電學(xué)和熱學(xué)性能。研究表明,將少量的石墨烯作為復(fù)合材料的增強(qiáng)體,與傳統(tǒng)碳纖維材料相比,更能顯著地提高復(fù)合材料系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的剛度和強(qiáng)度。將由多層石墨烯片疊成的石墨烯小塊作為增強(qiáng)體隨機(jī)或均勻地散布在基體材料中,石墨烯含量沿厚度方向呈梯度或均勻分布形成的一種新型復(fù)合材料,功能梯度石墨烯增強(qiáng)復(fù)合材料,是目前研究的熱點(diǎn)。為其與不同結(jié)構(gòu)結(jié)合在工程中能得到更好的應(yīng)用,對(duì)其力學(xué)行為進(jìn)行研究是十分必要的。本文基于高階剪切變形理論（The higher order shear deformation theory）和馮卡門（von-Karman）應(yīng)變位移關(guān)系研究了功能梯度石墨烯增強(qiáng)復(fù)合材料扁殼在不同石墨烯小塊分布模式下的多種力學(xué)行為。利用修正的Halpin-Tsai模型估計(jì)復(fù)合材料的等效楊氏模量,利用混合準(zhǔn)則計(jì)算復(fù)合材料的等效泊松比和密度,基于哈密頓原理（Hamilton）得到簡支條件下該扁殼的動(dòng)力學(xué)方程,從以下4個(gè)方面進(jìn)行研究:（1）研究了功能梯度石墨烯增強(qiáng)復(fù)合材料扁殼的自由振動(dòng)行為和靜態(tài)彎曲變形。利用Navier法,數(shù)值計(jì)算得到結(jié)構(gòu)自由振動(dòng)的固有頻率... 

【文章來源】：北京信息科技大學(xué)北京市

【文章頁數(shù)】：88 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

幾何示意圖

表 3.1 續(xù)表s, l Polymer Pattern 1 Pattern 2 Pattern 3本章 2, 1 0.1391 0.2895 0.2469 0.3183文獻(xiàn)[27]0.1391 0.2895 0.2456 0.3249ANSYS[14]0.1361 0.2833 0.2162 0.3043本章 2, 2 0.2132 0.4437 0.3825 0.4939文獻(xiàn)[27]0.2132 0.4436 0.3796 0.4939ANSYS[14]0.2064 0.4296 0.3336 0.4424本章 3, 1 0.2596 0.5402 0.4688 0.5788文獻(xiàn)[27]0.2595 0.5400 0.4645 0.5984ANSYS[14]0.2569 0.5339 0.4166 0.5657本章 3,2 0.3253 0.6770 0.5926 0.7170文獻(xiàn)[27]0.3251 0.6767 0.5860 0.7454ANSYS[14]0.3173 0.6605 0.5658 0.6475

第 3 章 功能梯度石墨烯增強(qiáng)復(fù)合材料扁殼的力學(xué)行為研究下面，本章用 100M MRF 表示純基體在添加石墨烯增強(qiáng)體后系統(tǒng)整體頻率增加的相對(duì)變化率，這里，M 表示純基體的無量綱固有頻率。如圖3.1所示，石墨烯小塊質(zhì)量分?jǐn)?shù)從0%增加到1.2%后，相對(duì)純基體的無量綱固有頻率，添加石墨烯的系統(tǒng)固有頻率明顯的增大。除此之外，隨著系統(tǒng)添加石墨烯含量的增加，扁殼的整體剛度會(huì)增大，從而使得系統(tǒng)固有頻率的相對(duì)變化率RF會(huì)增大。并且，石墨烯小塊的分布模式對(duì)扁殼的自由振動(dòng)行為有著顯著的影響。當(dāng)石墨烯含量相同時(shí)，分布模式3下的系統(tǒng)無量綱固有頻率比基于其他兩種分布模式的計(jì)算結(jié)果大，且對(duì)于球扁殼、橢圓扁殼、雙曲扁殼、圓柱扁殼來說，該模式下的無量綱固有頻率比分布2（pattern 2）下系統(tǒng)的無量固有綱頻率分別高出52.3%, 54.9%, 58.5%, 56.9%，該現(xiàn)象揭示了在系統(tǒng)上下表層添加較多含量的石墨烯小塊增強(qiáng)體會(huì)有效地提高系統(tǒng)的整體剛度，從而使得系統(tǒng)的固有頻率增大。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[2]NONLINEAR TRANSIENT RESPONSE OF FUNCTIONALLY GRADED SHALLOW SPHERICAL SHELLS SUBJECTED TO MECHANICAL LOAD AND UNSTEADY TEMPERATURE FIELD[J]. Yiming Fu,Sumin Hu,Yiqi Mao.  Acta Mechanica Solida Sinica. 2014(05)
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本文編號(hào)：2928298