【摘要】：功能梯度材料(Functionally Graded Material,簡稱FGM)是一種新型復合材料,通常由金屬類材料和非金屬類材料組成,并可根據(jù)不同工程環(huán)境、不同應用背景調(diào)節(jié)FGM結構的內(nèi)部材料組成成分來滿足工程的設計要求,在交通、建筑、航空航天等領域有廣闊的應用前景。因此,對FGM結構力學性能的研究對FGM在工程中的實際推廣使用有重要的理論和工程價值。本文的工作內(nèi)容主要包括:(1)基于復合材料薄板理論和一階活塞理論,考慮熱傳導作用,建立超音速氣流作用下粘貼壓電層的功能梯度材料板構件在氣動/電/熱/機復合荷載作用下的力學模型;(2)分析馬赫數(shù)、氣流偏角等因素對FGM板結構振動、屈曲和顫振的影響;(3)討論預加電壓對FGM板結構振動、屈曲及顫振特性的影響,并討論其對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板結構在幾種交通工程實際中表現(xiàn)出的性能。本文基于復合材料薄板理論和一階活塞理論,建立了FGM板結構的運動控制方程,并結合Galerkin方法導出了FGM板結構自由振動、動力響應、屈曲和顫振問題的解,為本文的工作提供了高效可靠的分析手段。根據(jù)推導出的理論結果,結合工程實際情況,重點分析了FGM板結構在基礎工程、橋梁工程、動力傳送系統(tǒng)等交通工程結構中表現(xiàn)出的力學特性,并討論其與普通材料相比所具有的優(yōu)勢:(1)FGM板結構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板結構比普通橋梁鋼制材料可承受更大的沖擊力;(3)FGM板結構受到如風荷載和機械荷載等外部荷載作用時有更好的變形能力;(4)FGM板結構比普通材質(zhì)板可抵抗更高的軸向運動速度,不易發(fā)生屈曲;(5)FGM板結構與普通材料板相比,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際研究對象,用計算機語言編制相應的程序包,為本文推算出較為準確的結果。本文的研究成果有助于為FGM板結構在交通工程結構中的應用打下基礎,并對板結構振動、屈曲及顫振等力學性能的研究有一定的指導作用。
【學位授予單位】：桂林電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：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[45]的結果進行了對比。材料物性參數(shù)隨溫度變寬比 a/b=1(下文中若無特殊說明，長寬比均為 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[44]、[45]所得結果比較接近。 2-1 上下表面粘貼壓電層 FGM 混合板自振頻率(Hz)的比文獻模態(tài)(m，n)(1，1) (1，2) (2，2) (1，3獻[45] 144.25 359.00 564.10 717.80本文 142.44 365.07 565.70 723.01獻[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和動力響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應分指數(shù) N 對 FGM 混合板動力響應的影響析了材料組分指數(shù)對 FGM 混合板中心撓度 W 的影響，取若無特殊說明時間單位均為毫秒)，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】

相關期刊論文 前10條

1 唐有綺;陳立群;;面內(nèi)平動板橫向振動研究進展[J];固體力學學報;2015年02期

2 高揚;楊智春;谷迎松;;氣流偏角對不同形狀復合材料壁板熱顫振特性的影響[J];振動與沖擊;2014年11期

3 李映輝;呂海煒;李中華;李亮;;軸向運動黏彈性夾層板非線性動力穩(wěn)定性分析[J];重慶理工大學學報(自然科學);2012年12期

4 王戰(zhàn)璽;秦現(xiàn)生;白晶;李靖;;復合材料層合板的顫振預測和模態(tài)交叉分析[J];振動與沖擊;2012年20期

5 李信;劉海昌;滕元成;魯偉員;;功能梯度材料的研究現(xiàn)狀及展望[J];材料導報;2012年S1期

6 喬健;;漫談中國鐵路橋梁發(fā)展的歷程[J];鐵道標準設計;2012年03期

7 楊智春;周建;谷迎松;;超音速氣流中受熱曲壁板的非線性顫振特性[J];力學學報;2012年01期

8 夏賢坤;沈惠申;;功能梯度材料剪切板屈曲后的自由振動[J];固體力學學報;2008年02期

9 殷振坤;陳樹輝;;軸向運動薄板非線性振動及其穩(wěn)定性研究[J];動力學與控制學報;2007年04期

10 夏巍;楊智春;;超音速氣流中受熱壁板的穩(wěn)定性分析[J];力學學報;2007年05期

本文編號：2731002