收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

功能梯度材料板中波的传播特性和冲击响应分析

孙丹  
【摘要】:功能梯度材料(FGMs)作为一种新型的非均匀复合材料,一般由两种或两种以上性质不同的材料复合而成,各材料组成相和结构在空间上呈连续变化,从而使材料的性质和功能呈梯度连续变化,消除了内部界面和性能的突变。它具有传统复合材料无可比拟的优势,被广泛的应用于航空航天、能源转换、生物医学等领域中。对该类材料结构的力学性能的研究,尤其是对功能梯度材料板结构中波的传播特性和冲击响应问题的研究,具有重要的理论与应用价值。 本文系统地研究了功能梯度板中波的传播特性和冲击荷载作用下的响应。主要研究内容如下: (1)对四边固支功能梯度板受到脉冲荷载作用时波的传播特性和动力响应进行了研究。在考虑横向剪切变形和转动惯量的影响下,利用Hamilton原理推得了运动控制方程,并得到了四边固支功能梯度板的频散方程,讨论了材料的功能梯度指数对频率、相速度和群速度的影响。而后,应用Laplace积分变换和逆变换以及频散关系求得了四边固支功能梯度板在脉冲载荷作用下的动力响应的解析解,分析了功能梯度指数对动力响应的影响。 (2)研究了无限大功能梯度板分别受到点冲击荷载和环形线冲击荷载作用时波的传播和瞬态响应。在假定板的材料物性参数沿厚度方向按幂函数形式变化的情况下,利用Hamilton原理建立了无限大功能梯度材料板的波动控制方程,得到了频散关系。继而应用Laplace和Hankel积分变换以及逆变换,求得了点冲击荷载和环形线冲击荷载作用下功能梯度板的瞬态响应的精确秽分解。详细地讨论了功能梯度材料性质对功能梯度板中波的传播特性和瞬态响应的影响。同时还对环形线冲击荷载作用下板中心位移和应力的汇聚效应进行了分析,发现环形冲击荷载作用下功能梯度板中心处的响应远远大于板其他处的响应。 (3)在考虑材料物性参数的温度相关性,计入热效应影响的情况下,对热环境下无限大功能梯度板受点冲击荷载作用时波的传播和瞬态响应问题进行了研究。建立了相关的动力控制方程,导出了波传播的频散关系,求得了瞬态响应的解析解,系统的分析了外界不同温度环境对板中波的传播特性和瞬态响应的影响。 (4)对功能梯度梁板中一维非线性波的传播问题进行了探讨。在考虑有限变形并引入横向Poisson效应的情况下,利用Hamilton变分原理推导出了功能梯度梁板的一维非线性波动方程,运用行波约化法将非线性波动方程化为常微分方程,然后利用位移形函数的系数待定法求出了非线性波动方程的位移孤波解。分析了材料参数沿厚度方向指数形式变化和抛物线形式变化时,材料参数和波传播的速度对孤波的波幅和波宽的影响。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 高彦峰,王秀峰,罗宏杰;功能梯度材料中的渗流现象及其模型研究[J];陶瓷工程;2000年06期
2 徐智谋,郑家燊,张联盟;新型功能梯度材料研究现状及发展方向[J];材料导报;2000年04期
3 何沛祥,李子然,吴长春;无网格法与有限元法的耦合及其对功能梯度材料断裂计算的应用[J];中国科学技术大学学报;2001年06期
4 陈东,杨光义,王国元,林化春,林晨;功能梯度材料的进展[J];青岛建筑工程学院学报;2001年04期
5 郑慧雯,茹克也木·沙吾提,章娴君;功能梯度材料的研究进展[J];西南师范大学学报(自然科学版);2002年05期
6 李云凯,王勇,钟家湘;功能梯度材料[J];材料导报;2002年10期
7 吕广庶;功能梯度材料及其应用[J];国防技术基础;2002年04期
8 ;耐磨耐蚀功能梯度材料[J];江苏陶瓷;2003年03期
9 郭全贵;功能梯度材料[J];新型炭材料;2003年02期
10 张雷,周科朝,李志友,张晓泳;功能梯度材料的制备技术[J];粉末冶金材料科学与工程;2003年01期
11 果立成,吴林志,杜善义;含任意方向裂纹功能梯度材料的应力分析研究[J];复合材料学报;2004年01期
12 窦光宇;正在兴起的功能梯度材料[J];金属世界;2004年04期
13 陈英儒,肖洪天,汪小敏,高英;功能梯度材料中裂纹问题的边界元分析[J];山东科技大学学报(自然科学版);2004年04期
14 张少琴,张克维,杨维阳;功能梯度材料板I型裂纹的断裂力学研究[J];太原理工大学学报;2005年04期
15 庞建超,高福宝,曹晓明;功能梯度材料的发展与制备方法的研究[J];金属制品;2005年04期
16 肖洪天,岳中琦;平行于功能梯度材料夹层的币型裂纹起裂条件[J];固体力学学报;2005年01期
17 邹俭鹏,阮建明,周忠诚,申雄军,周智华;功能梯度材料的设计与制备以及性能评价[J];粉末冶金材料科学与工程;2005年02期
18 高晓霞;姜晓红;田东艳;;功能梯度材料研究的进展综述[J];山西建筑;2006年05期
19 ;第9届功能梯度材料国际研讨会简讯[J];粉末冶金材料科学与工程;2006年02期
20 李智慧;何小凤;李运刚;;功能梯度材料的研究现状[J];河北理工大学学报;2007年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 夏耀琴;王敬生;;功能梯度材料的制备方法与研究进展[A];第三届中国功能材料及其应用学术会议论文集[C];1998年
2 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
3 郝育新;;两对边简支两对边自由功能梯度材料薄板的非线性振动[A];第四届全国动力学与控制青年学者研讨会论文摘要集[C];2010年
4 张政;;功能梯度材料的力学研究综述[A];北京力学会第13届学术年会论文集[C];2007年
5 汪越胜;黄干云;余寿文;;热载下功能梯度材料裂纹问题的新分层模型[A];科技、工程与经济社会协调发展——中国科协第五届青年学术年会论文集[C];2004年
6 马力;吴林志;;各向异性功能梯度材料中裂纹对弹性波的散射[A];中国力学学会学术大会'2005论文摘要集(下)[C];2005年
7 陈建;;功能梯度材料热应力强度因子的确定[A];中国力学学会学术大会'2005论文摘要集(下)[C];2005年
8 仲政;;功能梯度材料与结构的力学研究进展[A];中国力学学会学术大会'2005论文摘要集(上)[C];2005年
9 张莉;龚思楚;;功能梯度材料板疲劳损伤分析[A];中国力学大会——2013论文摘要集[C];2013年
10 程站起;;热载荷作用下功能梯度材料断裂行为研究[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(下)[C];2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 洪轲;功能梯度材料中激光超声波频域特性的研究[D];南京理工大学;2012年
2 刘明;功能梯度材料软夹芯夹层板壳自由振动解析分析方法研究[D];华中科技大学;2015年
3 张永强;陶瓷/金属功能梯度结构弹性及弹塑性稳定性分析[D];华南理工大学;2016年
4 郑保敬;功能梯度材料动态热力耦合分析的径向积分边界元法研究及其应用[D];大连理工大学;2015年
5 田建辉;功能梯度材料板热传导及热弹性研究[D];湖南大学;2009年
6 彭旭龙;功能梯度材料相关的几个动静态问题分析及结构优化[D];中南大学;2010年
7 张恒良;动力机械应用功能梯度材料寿命评估与优化研究[D];华中科技大学;2011年
8 高立名;功能梯度材料板中声表面波传播的分析[D];同济大学;2007年
9 孙丹;功能梯度材料板中波的传播特性和冲击响应分析[D];湖南大学;2011年
10 王志海;具有确定/随机属性的功能梯度材料断裂力学解析模型研究[D];哈尔滨工业大学;2013年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 白晓明;具有任意属性功能梯度材料的动态断裂模型[D];哈尔滨工业大学;2011年
2 齐艳飞;电沉积制备W-Cu功能梯度材料基础研究(四)[D];河北联合大学;2014年
3 杨欢欢;功能梯度材料静动态断裂力学参量研究及有限元程序设计[D];南京理工大学;2015年
4 张文亮;功能梯度材料板的厚度剪切振动[D];宁波大学;2015年
5 马文静;位移边界对2D-FGM板平面瞬态热应力的影响[D];河北工程大学;2015年
6 张耀;金属—陶瓷功能梯度材料电火花加工电源及工艺研究[D];哈尔滨工业大学;2016年
7 李涛;功能梯度材料中线裂纹的应力分析[D];大连海事大学;2016年
8 杨小东;FGM的热压烧结制备及其波动特性研究[D];河南理工大学;2015年
9 郭石永;功能梯度板中的波[D];石家庄铁道大学;2016年
10 唐俊飞;含呼吸裂纹功能梯度材料梁振动的研究[D];南京理工大学;2016年
中国重要报纸全文数据库 前1条
1 小玉;功能梯度材料正在国外逐步兴起[N];中国有色金属报;2007年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978