含初始幾何缺陷功能梯度圓柱殼的非線性動(dòng)力學(xué)研究.pdf

1、功能梯度材料(Functionally graded material，簡(jiǎn)稱FGM)通常是一種由金屬材料和陶瓷材料按不同體積組分復(fù)合而成的非均質(zhì)材料，功能梯度材料構(gòu)件在高溫環(huán)境中具有超越一般均勻材料的力學(xué)性能，這是由于當(dāng)體積分?jǐn)?shù)連續(xù)變化時(shí)，功能梯度材料的材料屬性從一個(gè)表面到另一個(gè)表面呈現(xiàn)出連續(xù)的變化，這種性質(zhì)可以緩解熱應(yīng)力集中，即使是在劇烈的熱梯度環(huán)境中，仍然可以保持結(jié)構(gòu)的完整性。然而在實(shí)際工程中，板殼結(jié)構(gòu)都不可避免的存在著初始缺陷，這

2、些缺陷使其產(chǎn)生微小的變化，對(duì)于重要的受力部位，影響更加明顯。關(guān)于該類材料結(jié)構(gòu)在復(fù)雜載荷作用下的非線性動(dòng)力學(xué)行為的研究具有很重要的理論與工程應(yīng)用價(jià)值。
　　本文主要研究了在復(fù)雜載荷作用下含初始幾何缺陷FGM圓柱殼的非線性動(dòng)力學(xué)問(wèn)題。采用Reddy的三階剪切變形理論，基于Hamilton原理和von-Karman理論，得出受到面內(nèi)力、橫向激勵(lì)以及氣動(dòng)力和氣動(dòng)熱耦合作用的含初始幾何缺陷FGM圓柱殼的非線性偏微分運(yùn)動(dòng)控制方程。論文的主要研

3、究?jī)?nèi)容有以下幾點(diǎn)。
　　(1)通過(guò)對(duì)比兩種不同類型缺陷的數(shù)值結(jié)果，分析了缺陷類型和面內(nèi)載荷對(duì)系統(tǒng)非線性動(dòng)態(tài)響應(yīng)的影響。
　　(2)通過(guò)數(shù)值仿真，研究了外部載荷、初始幾何缺陷類型和體積分?jǐn)?shù)指數(shù)對(duì)含初始幾何缺陷功能梯度圓柱殼的非線性振動(dòng)的影響。
　　(3)推導(dǎo)出了在氣動(dòng)力和氣動(dòng)熱作用下系統(tǒng)的非線性常微分方程，通過(guò)計(jì)算其線性部分的特征值實(shí)虛部隨氣動(dòng)壓力的變化曲線，找到系統(tǒng)的臨界顫振點(diǎn)，并對(duì)整個(gè)非線性系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)值仿真，通過(guò)對(duì)比