本文關(guān)鍵詞：多場耦合下智能材料圓柱結(jié)構(gòu)的力學(xué)行為研究

  更多相關(guān)文章： 多場耦合 智能材料 圓柱結(jié)構(gòu) 力學(xué)行為

【摘要】：智能材料是一種能感知外部環(huán)境變化,能夠判斷并適當(dāng)做出反應(yīng)的新型功能材料。智能材料是現(xiàn)代高技術(shù)新材料發(fā)展的重要方向之一,將支撐未來高技術(shù)的發(fā)展,它使傳統(tǒng)意義下的功能材料和結(jié)構(gòu)材料之間的界線逐漸消失,實現(xiàn)材料結(jié)構(gòu)功能一體化。圓柱結(jié)構(gòu)是一類具有廣泛工程應(yīng)用背景的構(gòu)件,例如它可以作為槍管或炮管,并且還可以用來作為各種化工系統(tǒng)、鍋爐系統(tǒng)的管道。本論文選取了幾種具有代表意義的智能材料作為結(jié)構(gòu)的主要材料,如:壓電材料,功能梯度材料,物理參數(shù)隨溫度改變而變化的材料等。本論文以智能材料圓筒、圓柱殼以及含熱障層的雙層結(jié)構(gòu)為研究對象,綜合考慮了他們在機械荷載及多物理場(溫度場、電場和內(nèi)部流體作用)作用下的結(jié)構(gòu)響應(yīng)問題。本論文的研究內(nèi)容與創(chuàng)新工作如下:(1)在熱機耦合作用下,考慮材料粘彈性,建立了含孔隙的無限長熱塑性聚合圓筒模型,借助Laplace變換與逆變換研究了圓筒的動態(tài)響應(yīng),分析了溫度及孔隙率對熱塑性圓筒的力學(xué)性能的影響。(2)基于經(jīng)典彈性力學(xué)理論,借助有限差分法、Newmark法,研究了在熱沖擊載荷作用下無限長雙層厚壁圓筒熱粘彈性動力學(xué)行為,分析討論了各參數(shù)尤其是內(nèi)層隔熱材料的選取對結(jié)構(gòu)強度的影響。(3)基于經(jīng)典板殼理論和流體泊肅葉定律,討論了充滿流體圓柱殼在多場載荷作用下的彎曲變形問題,對結(jié)構(gòu)的殼體部分和流體部分分別求得了解析解,然后著重分析了內(nèi)部流體流速以及粘滯系數(shù)對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的影響。(4)在前面研究的基礎(chǔ)上,綜合利用解析法和數(shù)值解法,分析了在多場耦合環(huán)境下有限長非均質(zhì)雙層結(jié)構(gòu)的靜彎曲,并通過一系列算例的分析與討論,總結(jié)出了研究對象在多物理場耦合作用下的力學(xué)響應(yīng)規(guī)律,并揭示了影響結(jié)構(gòu)響應(yīng)的各種因素及其大小。本論文的研究工作豐富和發(fā)展了智能材料與結(jié)構(gòu)力學(xué)、熱彈性力學(xué)和多場耦合力學(xué)。并將為進(jìn)一步研究多場耦合下圓柱結(jié)構(gòu)的力學(xué)行為以及結(jié)構(gòu)優(yōu)化提供一定的理論依據(jù)。
【關(guān)鍵詞】：多場耦合 智能材料 圓柱結(jié)構(gòu) 力學(xué)行為
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TB381;O342
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-14
• 符號注釋表14-16
• 第1章 緒論16-24
• 1.1 課題背景與選題意義16-18
• 1.1.1 智能材料簡介16-18
• 1.1.2 選題意義18
• 1.2 國內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域研究現(xiàn)狀18-22
• 1.2.1 各類智能材料的研究現(xiàn)狀18-20
• 1.2.2 多場耦合下圓柱結(jié)構(gòu)的力學(xué)問題研究現(xiàn)狀20-22
• 1.3 本論文要點及創(chuàng)新22-24
• 1.3.1 本論文的主要研究內(nèi)容22
• 1.3.2 本論文的主要創(chuàng)新工作22-24
• 第2章 熱塑性圓筒結(jié)構(gòu)的粘彈性力學(xué)響應(yīng)24-33
• 2.1 模型的建立及熱傳導(dǎo)方程24-25
• 2.1.1 物性參數(shù)24-25
• 2.1.2 熱傳導(dǎo)方程25
• 2.2 基本方程和求解過程25-29
• 2.3 算例及結(jié)果分析29-32
• 2.4 本章小結(jié)32-33
• 第3章 熱沖擊作用下雙層厚壁圓筒的動力學(xué)行為研究33-48
• 3.1 模型的建立33-34
• 3.1.1 物性參數(shù)33-34
• 3.1.2 熱沖擊作用下溫度場的基本解34
• 3.2 圓筒基本方程和求解過程34-41
• 3.2.1 問題的基本方程34-36
• 3.2.2 問題的基本求解過程36-41
• 3.3 具體算例及討論41-47
• 3.4 本章小結(jié)47-48
• 第4章 多場耦合下充滿流體圓柱殼結(jié)構(gòu)的彎曲變形問題48-68
• 4.1 基本方程的建立48-54
• 4.1.1 FGPM圓柱殼的物性參數(shù)48-49
• 4.1.2 熱傳導(dǎo)方程49-50
• 4.1.3 殼體的基本方程50-54
• 4.2 基本方程和求解過程54-59
• 4.2.1 結(jié)構(gòu)中流體基本方程求解54-55
• 4.2.2 殼體部分基本方程求解55-59
• 4.3 具體算例和數(shù)值結(jié)果59-67
• 4.4 本章小結(jié)67-68
• 第5章 多場耦合下有限長非均質(zhì)雙層結(jié)構(gòu)的靜彎曲68-83
• 5.1 模型的建立及熱傳導(dǎo)方程68-70
• 5.1.1 物性參數(shù)68-69
• 5.1.2 熱傳導(dǎo)方程69-70
• 5.2 基本方程和求解過程70-76
• 5.2.1 內(nèi)層圓筒的基本方程70-72
• 5.2.2 外層圓柱殼的基本方程72-73
• 5.2.3 內(nèi)層圓筒基本方程的求解73-76
• 5.3 具體算例及討論76-82
• 5.4 本章小結(jié)82-83
• 總結(jié)與展望83-85
• 參考文獻(xiàn)85-95
• 致謝95-96
• 附錄A 攻讀學(xué)位期間已發(fā)表和被接收的學(xué)術(shù)論文96-97
• 附錄B 對式(2.19)進(jìn)行Laplace逆變換得到靜態(tài)解u_s的過程97-99
• 附錄C 方程組(5.29)中的各項系數(shù)99

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10 本報記者 張e

本文編號：973624