基于動力縮聚法的變物性功能梯度梁熱模態(tài)分析.pdf

1、在任何結(jié)構(gòu)體系中，大到幾百米甚至幾十千米不等的橋梁體系，小到只有幾毫米的車輛防撞梁，梁結(jié)構(gòu)都是結(jié)構(gòu)中不可或缺的重要構(gòu)件之一。目前，功能梯度材料（Functionally Graded Material，簡稱FGM）憑借其優(yōu)良的耐熱沖擊、耐腐蝕、抗氧化以及耐磨性能，備受研究者的青睞。為了滿足不同結(jié)構(gòu)對梁特殊性能的要求，F(xiàn)GM梁的研究探索儼然已成為當(dāng)今梁結(jié)構(gòu)的一個發(fā)展趨勢。
　　本文基于小變形幾何非線性理論和動力縮聚法對變物性Al11

2、00和ZrO2兩種材料組成的FGM梁進(jìn)行熱模態(tài)分析。首先根據(jù)有限元法推導(dǎo)FEM梁的有限元方程，再通過動力縮聚法減小計(jì)算量;然后將動力縮聚得到的結(jié)果分別和有限元法結(jié)果以及解析法精確解進(jìn)行誤差分析，證明本文中采用的動力縮聚法的正確性以及計(jì)算精度;最后，分析了不同組分分布系數(shù)、孔隙率控制參數(shù)對變物性FGM梁在不同溫度以及不同位移邊界條件下固有頻率的變化規(guī)律。主要探究了組分、孔隙率、以及位移邊界條件和溫度對梁固有頻率的影響。溫度一定時(shí)，隨著組分

3、參數(shù)的增大，F(xiàn)GM梁的固有頻率也增大，這是由于隨著組分參數(shù)的增大，梁中ZrO2的成分隨之增大，從而增大了梁的剛度;隨著孔隙率控制系數(shù)的增大，F(xiàn)GM梁的固有頻率隨之增大，說明孔隙率控制系數(shù)對密度的敏感程度比對剛度的敏感程度高。組分參數(shù)和孔隙率控制系數(shù)一定時(shí)，梁固有頻率均隨溫度的升高呈下降趨勢，這是因?yàn)榱簝?nèi)熱應(yīng)力減小了梁的剛度，導(dǎo)致其固有頻率的下降。對FGM梁的熱模態(tài)分析為FGM梁的動力學(xué)分析提供了理論基礎(chǔ)，為FGM梁的工程應(yīng)用提供了參考價(jià)