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《兰州理工大学》 2008年
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贴压电层的功能梯度层合梁的振动与稳定性分析

苏厚德  
【摘要】: 多载荷作用下单层或多层智能材料结构元件的静动态力学行为已成为固体力学研究的热点内容,同时也是结构智能控制的关键性问题之一。本论文讨论和分析了压电-功能梯度材料单层及层合梁结构的静动态力学行为。主要研究了贴压电层的功能梯度梁的过屈曲行为和过屈曲构型附近的自由振动,包括以下三个方面的内容: 1.在精确考虑轴线伸长基础上,建立了功能梯度Euler梁在热过屈曲构型附近小振幅线性自由振动的控制方程。采用打靶法同时求解热过屈曲和振动问题的控制方程,得到了随温度载荷变化的热过屈曲平衡路径以及前几阶固有频率的数值解。分析和讨论了梁的材料梯度参数、温度场分布参数等对过屈曲变形和振动响应的影响。 2.基于精确Timoshenko理论,建立了压电-功能梯度Timoshenko层合梁在热-电-机载荷作用下的几何非线性控制方程。打靶法数值求解了相应的强非线性边值问题,获得了在均匀电场和横向非均匀升温场内两端固定Timoshenko梁的静态非线性屈曲和过屈曲数值解。绘出了梁的变形随热载荷、逆压电效应及材料梯度参数变化的特性曲线。结果表明,通过施加电压在压电层产生拉应力可以有效地提高梁的热屈曲临界载荷,延缓热过屈曲发生。 3.定量分析了上下表面粘贴压电层的FGM层合梁,在横向非均匀升温以及对压电层施加驱动电压载荷下的几何非线性大变形以及大变形构形附近的小振幅自由振动。对于屈曲前的微幅振动,得到了两端固定和简支压电-FGM层合梁在横向均匀电场和非均匀升温作用下线性振动的解析解。对于过屈曲梁振动问题,采用打靶法数值求解了两端固支梁的非线性边界值问题,给出了与热、电载荷参数有关的过屈曲平衡路径及频率-载荷曲线,详细分析和讨论逆压电效应、热载荷和材料梯度性质对变形和振动特性的影响。
【学位授予单位】:兰州理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:TB34

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【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 何姗;复合梁稳定性的实验与数值模拟研究[D];浙江大学;2008年
【参考文献】
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【共引文献】
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【同被引文献】
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【二级参考文献】
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3 仲政;;功能梯度材料结构的力学模型与数值方法[A];庆祝中国力学学会成立50周年暨中国力学学会学术大会’2007论文摘要集(上)[C];2007年
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2 张靖华;功能梯度材料梁、壳结构的静态力学响应[D];兰州理工大学;2004年
3 范亮亮;功能梯度材料梁和圆板的自由振动及热冲击[D];兰州理工大学;2007年
4 周宏亮;功能梯度材料热弹性断裂问题研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
5 武敏;磁场驱动法制备Ni/环氧树脂功能梯度材料研究[D];浙江大学;2011年
6 于洪;功能梯度材料抗侵彻性能试验研究[D];西北工业大学;2004年
7 郑慧雯;金属有机化学气相沉积法制备功能梯度材料的方法和机理的研究[D];西南师范大学;2004年
8 丁丽霞;具有压电元件的功能梯度弹性薄板的屈曲与弯曲控制[D];吉林大学;2006年
9 邓超;功能梯度材料扁锥壳的非线性振动和静动力稳定性分析[D];暨南大学;2009年
10 钮鹏;Timoshenko夹层梁的几何非线性精确数学模型及其数值解[D];兰州理工大学;2007年
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