本文關(guān)鍵詞：功能梯度材料圓柱殼體屈曲行為研究

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【摘要】：隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,材料制作工藝水平不斷提高,涌現(xiàn)出了大量新型復(fù)合材料,其中功能梯度材料(Functionally Graded Materials簡(jiǎn)稱(chēng)FGM)消除了普通層合結(jié)構(gòu)復(fù)合材料間的界面應(yīng)力,被廣泛應(yīng)用于航空、航天和核工業(yè)的熱防護(hù)層主體結(jié)構(gòu)上。FGM材料在應(yīng)用過(guò)程中具有多種結(jié)構(gòu)形式,其中柱殼結(jié)構(gòu)容易發(fā)生屈曲破壞。FGM圓柱殼體在運(yùn)載火箭燃料箱結(jié)構(gòu)中應(yīng)用十分廣泛,為提高結(jié)構(gòu)抗屈曲能力,在應(yīng)用過(guò)程中一般采用柵格加筋形式提高結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性,在位工作時(shí)需要承受熱荷載與機(jī)械荷載共同作用,因此對(duì)其進(jìn)行耦合作用下屈曲研究十分有必要。本文主要研究梯度功能材料圓柱殼體在熱荷載和機(jī)械荷載共同作用下的屈曲行為,主要研究?jī)?nèi)容有：(1)介紹了功能梯度材料背景與實(shí)際結(jié)構(gòu)工程中圓柱殼體結(jié)構(gòu)的應(yīng)用,介紹了結(jié)構(gòu)屈曲現(xiàn)象,剖析了薄壁殼結(jié)構(gòu)屈曲本質(zhì),分析了國(guó)內(nèi)外FGM柱殼屈曲問(wèn)題研究現(xiàn)狀；(2)給出了熱荷載作用下功能梯度材料屬性表達(dá)式,介紹了殼體屈曲問(wèn)題基本理論,根據(jù)Reddy高階剪切變形理論推導(dǎo)了圓柱殼體通用位移表達(dá)式,此時(shí)橫向剪切應(yīng)變?cè)诤穸确较虻某蓲佄锞�(xiàn)分布,并且不含剪切修正系數(shù),消除了人為選取修正系數(shù)造成的計(jì)算結(jié)果混亂,考慮了中等厚度圓柱殼體橫向剪切作用的影響；(3)基于Reddy高階剪切變形理論推導(dǎo)了中等厚度圓柱殼體控制方程,利用分離變量法求解基本方程得到屈曲問(wèn)題精確解,通過(guò)與已有經(jīng)典Donnell理論結(jié)果比較驗(yàn)證了本文精確求解方法的計(jì)算結(jié)果,同時(shí)得出中等厚度FGM圓柱殼在固支邊界條件下橫向剪切作用不可忽略,通過(guò)算例分析了體積分?jǐn)?shù)指數(shù)、溫度場(chǎng)對(duì)于臨界屈曲應(yīng)力的影響；(4)討論了網(wǎng)格加筋結(jié)構(gòu)圓柱殼體屈曲問(wèn)題,利用疊加原理討論了柵格肋骨對(duì)于結(jié)構(gòu)整體的影響,計(jì)算過(guò)程中考慮了肋骨扭轉(zhuǎn)與剪切剛度,文章最后通過(guò)算例分析了肋骨參數(shù)對(duì)加筋功能梯度材料柱殼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的影響,合理調(diào)整肋骨參數(shù)能夠降低結(jié)構(gòu)重量,提高結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性,計(jì)算結(jié)果對(duì)實(shí)際工程設(shè)計(jì)具有十分重要的借鑒意義。
【關(guān)鍵詞】：功能梯度材料 圓柱殼 熱荷載 屈曲 Reddy高階剪切理論
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TB34;V414
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 引言9-10
• 1 緒論10-23
• 1.1 圓柱殼結(jié)構(gòu)的工程應(yīng)用與存在問(wèn)題10-15
• 1.2 功能梯度材料簡(jiǎn)介15-19
• 1.3 FGM圓柱屈曲問(wèn)題研究現(xiàn)狀19-22
• 1.3.1 結(jié)構(gòu)屈曲簡(jiǎn)介19-20
• 1.3.2 FGM圓柱殼屈曲研究現(xiàn)狀20-22
• 1.4 本文主要工作22-23
• 2 FGM圓柱殼屈曲理論基礎(chǔ)23-29
• 2.1 FGM材料屬性23-27
• 2.2 基于Reddy高階理論的圓柱殼位移方程27-28
• 2.3 本章小結(jié)28-29
• 3 中厚度FGM圓柱殼體屈曲29-45
• 3.1 中厚度FGM圓柱殼體屈曲基本方程推導(dǎo)29-36
• 3.1.1 求解問(wèn)題描述29-30
• 3.1.2 幾何方程30-31
• 3.1.3 本構(gòu)方程31-32
• 3.1.4 控制方程32-35
• 3.1.5 溫度場(chǎng)環(huán)境35
• 3.1.6 邊界條件35-36
• 3.2 方程求解36-38
• 3.3 數(shù)值結(jié)果討論38-44
• 3.3.1 計(jì)算結(jié)果比較39-40
• 3.3.2 體積分?jǐn)?shù)指數(shù)影響40-42
• 3.3.3 溫度場(chǎng)影響42-44
• 3.4 本章小結(jié)44-45
• 4 網(wǎng)格加筋結(jié)構(gòu)FGM圓柱殼體屈曲45-58
• 4.1 網(wǎng)格加筋結(jié)構(gòu)FGM圓柱殼體屈曲基本方程推導(dǎo)45-51
• 4.1.1 求解問(wèn)題描述45-47
• 4.1.2 加筋結(jié)構(gòu)圓柱殼體本構(gòu)方程處理47-51
• 4.2 問(wèn)題求解51-53
• 4.3 數(shù)值結(jié)果討論53-57
• 4.4 本章小結(jié)57-58
• 結(jié)論58-59
• 參考文獻(xiàn)59-63
• 附錄A 系數(shù)表達(dá)式63-69
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況69-70
• 致謝70-71

【相似文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1049858