發(fā)布時(shí)間：2020-06-26 22:50

【摘要】：功能梯度材料(Functionally Graded Material,簡(jiǎn)稱(chēng)FGM)是一種新型復(fù)合材料,通常由金屬類(lèi)材料和非金屬類(lèi)材料組成,并可根據(jù)不同工程環(huán)境、不同應(yīng)用背景調(diào)節(jié)FGM結(jié)構(gòu)的內(nèi)部材料組成成分來(lái)滿(mǎn)足工程的設(shè)計(jì)要求,在交通、建筑、航空航天等領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。因此,對(duì)FGM結(jié)構(gòu)力學(xué)性能的研究對(duì)FGM在工程中的實(shí)際推廣使用有重要的理論和工程價(jià)值。本文的工作內(nèi)容主要包括:(1)基于復(fù)合材料薄板理論和一階活塞理論,考慮熱傳導(dǎo)作用,建立超音速氣流作用下粘貼壓電層的功能梯度材料板構(gòu)件在氣動(dòng)/電/熱/機(jī)復(fù)合荷載作用下的力學(xué)模型;(2)分析馬赫數(shù)、氣流偏角等因素對(duì)FGM板結(jié)構(gòu)振動(dòng)、屈曲和顫振的影響;(3)討論預(yù)加電壓對(duì)FGM板結(jié)構(gòu)振動(dòng)、屈曲及顫振特性的影響,并討論其對(duì)FGM板顫振的抑制效果;(4)研究超音速氣流作用下表面粘貼壓的電層FGM板結(jié)構(gòu)在幾種交通工程實(shí)際中表現(xiàn)出的性能。本文基于復(fù)合材料薄板理論和一階活塞理論,建立了FGM板結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)控制方程,并結(jié)合Galerkin方法導(dǎo)出了FGM板結(jié)構(gòu)自由振動(dòng)、動(dòng)力響應(yīng)、屈曲和顫振問(wèn)題的解,為本文的工作提供了高效可靠的分析手段。根據(jù)推導(dǎo)出的理論結(jié)果,結(jié)合工程實(shí)際情況,重點(diǎn)分析了FGM板結(jié)構(gòu)在基礎(chǔ)工程、橋梁工程、動(dòng)力傳送系統(tǒng)等交通工程結(jié)構(gòu)中表現(xiàn)出的力學(xué)特性,并討論其與普通材料相比所具有的優(yōu)勢(shì):(1)FGM板結(jié)構(gòu)比普通鋼制材料在粘彈性地基條件下可承受更大的溫度荷載;(2)FGM板結(jié)構(gòu)比普通橋梁鋼制材料可承受更大的沖擊力;(3)FGM板結(jié)構(gòu)受到如風(fēng)荷載和機(jī)械荷載等外部荷載作用時(shí)有更好的變形能力;(4)FGM板結(jié)構(gòu)比普通材質(zhì)板可抵抗更高的軸向運(yùn)動(dòng)速度,不易發(fā)生屈曲;(5)FGM板結(jié)構(gòu)與普通材料板相比,有更多更靈活的組合方式。基于本文所使用的理論方法和工程實(shí)際研究對(duì)象,用計(jì)算機(jī)語(yǔ)言編制相應(yīng)的程序包,為本文推算出較為準(zhǔn)確的結(jié)果。本文的研究成果有助于為FGM板結(jié)構(gòu)在交通工程結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用打下基礎(chǔ),并對(duì)板結(jié)構(gòu)振動(dòng)、屈曲及顫振等力學(xué)性能的研究有一定的指導(dǎo)作用。
【學(xué)位授予單位】：桂林電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：TB33;U444
【圖文】：

圖 2-2 FGM 混合板固有頻率的比較下表面粘貼壓電層的由 Aluminum oxide 和 Ti-6Al-4文獻(xiàn)[45]的結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比。材料物性參數(shù)隨溫度變寬比 a/b=1(下文中若無(wú)特殊說(shuō)明，長(zhǎng)寬比均為 1)， G-1195N，G-1195N 的彈性模量E、密度 、泊松比,j=1,2,3)分別為： E =63.0GPa， =7600kg/m3，v=032 d=2.54×10-10m/V，壓電層 hp的厚度為 0.1mm。與文獻(xiàn)[44]、[45]所得結(jié)果比較接近。 2-1 上下表面粘貼壓電層 FGM 混合板自振頻率(Hz)的比文獻(xiàn)模態(tài)(m，n)(1，1) (1，2) (2，2) (1，3獻(xiàn)[45] 144.25 359.00 564.10 717.80本文 142.44 365.07 565.70 723.01獻(xiàn)[45] 168.74 420.66 665.01 841.26

第二章 超音速氣流下功能梯度材料混合板的自由振動(dòng)和動(dòng)力響5 150.952 418.576 425.523 819.459 400K 300K1 8.767 18.461 27.537 33.625 2 24.734 65.820 73.280 127.3045 144.564 400.869 407.522 784.796應(yīng)分指數(shù) N 對(duì) FGM 混合板動(dòng)力響應(yīng)的影響析了材料組分指數(shù)對(duì) FGM 混合板中心撓度 W 的影響，取若無(wú)特殊說(shuō)明時(shí)間單位均為毫秒)，外部受均布突加荷載板從上至下由陶瓷材料 alumina 到金屬材料 aluminum 0.3。其余特性系數(shù)參考表 2-2。FGM 板的厚寬比為 h/a =2.0，電壓 V=0V。從圖 2-3 可以看出 FGM 混合板的中 的增大而增大，說(shuō)明鋼制材料含量的增大減小了板的抗能力變?nèi)酢?

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2731002