發(fā)布時(shí)間：2017-05-17 02:06

  本文關(guān)鍵詞：內(nèi)嵌偽彈性形狀記憶合金纖維的復(fù)合材料靜動(dòng)態(tài)有限元分析，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：風(fēng)力機(jī)葉片在工作過(guò)程中會(huì)受到氣動(dòng)力、離心力的作用,引發(fā)劇烈振動(dòng),從而降低生產(chǎn)效率、縮短其使用壽命,甚至給生命財(cái)產(chǎn)帶來(lái)巨大威脅。因此,風(fēng)機(jī)葉片振動(dòng)控制問(wèn)題是風(fēng)力機(jī)系統(tǒng)研究領(lǐng)域亟需解決的主要問(wèn)題之一。而新型智能材料形狀記憶合金(SMA)因其獨(dú)特偽彈性、形狀記憶效應(yīng)及高阻尼特性等優(yōu)良性能,在結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制方面得到廣泛應(yīng)用和發(fā)展。為探討SMA的偽彈性耗能特性用于風(fēng)力機(jī)葉片振動(dòng)被動(dòng)控制的可行性,本文以內(nèi)嵌偽彈性SMA纖維的復(fù)合材料為研究對(duì)象,首先建立含SMA纖維的桿的非線性靜力分析模型,依據(jù)虛功原理建立桿的非線性平衡方程,使用MATLAB軟件模擬SMA復(fù)合材料桿在靜載荷作用下的偽彈性耗能能力,為后面分析SMA復(fù)合材料的動(dòng)力特性研究奠定基礎(chǔ)。其次,建立內(nèi)嵌偽彈性SMA纖維的實(shí)心層合梁的理論模型,采用經(jīng)典層合梁理論和有限元法相結(jié)合,在考慮SMA相變特性和材料非線性與層合梁相互耦合的基礎(chǔ)上,按照虛功原理建立了SMA層合梁的運(yùn)動(dòng)方程,利用紐馬克積分法和牛頓迭代法模擬了該層合梁的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性,研究了隨梁振動(dòng)過(guò)程中SMA的超彈性耗能能力,并討論了SMA體積含量和安裝位置對(duì)層合梁動(dòng)態(tài)響應(yīng)的影響。研究表明偽彈性SMA纖維對(duì)層合梁具有一定振動(dòng)控制效果,并且在層合梁中SMA體積含量越高,振動(dòng)控制效果越好,同時(shí)SMA纖維安裝在梁上下兩側(cè)時(shí),能夠發(fā)揮最大作用。最后,進(jìn)一步研究了內(nèi)嵌SMA玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料空心層合梁的動(dòng)力響應(yīng),分析了溫度、結(jié)構(gòu)阻尼以及玻璃纖維鋪設(shè)方式對(duì)空心層合梁動(dòng)態(tài)響應(yīng)的影響。研究表明,偽彈性SMA纖維在較高溫度下對(duì)結(jié)構(gòu)振動(dòng)被動(dòng)控制效果較好,并且結(jié)構(gòu)阻尼以及玻璃纖維鋪設(shè)方式也會(huì)影響SMA纖維對(duì)結(jié)構(gòu)振動(dòng)的被動(dòng)控制效果。
【關(guān)鍵詞】：形狀記憶合金 偽彈性 復(fù)合材料梁 有限元分析
【學(xué)位授予單位】：青島科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TB33
【目錄】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 1 緒論8-16
• 1.1 課題研究的目的和意義8-9
• 1.2 有限單元法簡(jiǎn)介9-11
• 1.3 形狀記憶合金概述11-13
• 1.3.1 形狀記憶合金主要特性11-12
• 1.3.2 形狀記憶合金用于結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制的研究現(xiàn)狀12-13
• 1.4 SMA復(fù)合材料及其應(yīng)用綜述13-15
• 1.5 本文主要研究?jī)?nèi)容15-16
• 2 形狀記憶合金的特性及力學(xué)性能16-24
• 2.1 SMA的力學(xué)行為16-18
• 2.2 SMA的本構(gòu)模型18-20
• 2.3 SMA偽彈性數(shù)值模擬20-23
• 2.4 本章小結(jié)23-24
• 3 內(nèi)嵌偽彈性SMA纖維的復(fù)合材料的靜態(tài)有限元分析24-37
• 3.1 復(fù)合材料層合結(jié)構(gòu)力學(xué)24-27
• 3.2 內(nèi)嵌偽彈性SMA纖維的復(fù)合材料梁彎曲時(shí)靜力學(xué)分析27-34
• 3.2.1 梁小撓度彎曲變形理論分析27-31
• 3.2.2 梁彎曲靜力學(xué)有限元程序驗(yàn)證31-32
• 3.2.3 梁彎曲時(shí)靜態(tài)數(shù)值模擬32-34
• 3.3 內(nèi)嵌偽彈性SMA纖維的復(fù)合材料桿拉伸時(shí)靜力學(xué)分析34-36
• 3.3.1 桿拉伸靜力學(xué)有限元程序驗(yàn)證34-35
• 3.3.2 桿拉伸時(shí)靜態(tài)數(shù)值模擬35-36
• 3.4 本章小結(jié)36-37
• 4 內(nèi)嵌偽彈性SMA纖維的復(fù)合材料實(shí)心梁的動(dòng)態(tài)有限元分析37-53
• 4.1 內(nèi)嵌偽彈性SMA纖維復(fù)合材料實(shí)心梁的理論分析37-41
• 4.2 基于MATLAB程序的有限元算法驗(yàn)證41-45
• 4.3 內(nèi)嵌SMA纖維的實(shí)心層合梁動(dòng)態(tài)響應(yīng)的數(shù)值模擬與分析45-49
• 4.3.1 SMA實(shí)心層合梁受簡(jiǎn)諧集中載荷作用45-47
• 4.3.2 SMA實(shí)心層合梁受簡(jiǎn)諧均布載荷作用47-49
• 4.4 內(nèi)嵌SMA纖維的實(shí)心層合梁動(dòng)態(tài)響應(yīng)的進(jìn)一步討論49-52
• 4.4.1 SMA體積含量對(duì)實(shí)心層合梁動(dòng)態(tài)響應(yīng)的影響49-51
• 4.4.2 SMA纖維安裝位置對(duì)實(shí)心層合梁動(dòng)態(tài)響應(yīng)的影響51-52
• 4.5 本章小結(jié)52-53
• 5 內(nèi)嵌偽彈性SMA纖維的復(fù)合材料空心梁的動(dòng)態(tài)有限元分析53-63
• 5.1 內(nèi)嵌偽彈性SMA纖維復(fù)合材料空心層合梁的理論模型53
• 5.2 空心層合梁有限元程序考核53-54
• 5.3 嵌有SMA纖維的空心層合梁的數(shù)值模擬與分析54-57
• 5.4 溫度對(duì)嵌有SMA纖維的空心層合梁動(dòng)態(tài)響應(yīng)的影響57-59
• 5.5 結(jié)構(gòu)阻尼對(duì)嵌有SMA纖維的空心層合梁動(dòng)態(tài)響應(yīng)的影響59-61
• 5.5.1 結(jié)構(gòu)阻尼的選取59-60
• 5.5.2 MATLAB數(shù)值模擬60-61
• 5.6 玻璃纖維鋪設(shè)方式對(duì)嵌有SMA纖維的空心層合梁動(dòng)態(tài)響應(yīng)的影響61-62
• 5.7 本章小結(jié)62-63
• 結(jié)論與展望63-66
• 結(jié)論63-64
• 本文創(chuàng)新之處64
• 展望64-66
• 參考文獻(xiàn)66-70
• 致謝70-71
• 攻讀碩士研究生學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文71-72

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