收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

功能梯度薄壁圆柱壳的非线性模态相互作用与共振行为研究

杜长城  
【摘要】:本文致力于研究由功能梯度材料制成的薄壁圆柱壳的非线性动力学特性。重点讨论功能梯度薄壁圆柱壳的非线性模态相互作用和共振行为。基于Hamilton动力学理论及摄动法分析了功能梯度薄壁圆柱壳双模态自由振动中的模态相互作用和能量交换现象;同时采用Lagrange动力学和多尺度法研究了功能梯度薄壁圆柱壳在稳态温度分布和分布外载作用下的双模态主共振行为;揭示了功能梯度柱壳振动中存在的各种非线性动力学现象。 首先采用幂律分布规律描述功能梯度材料的组分材料体积分数沿厚度的变化,基于Voigt等应变模型给出了服从简单混合律的等效材料参数。根据Donnell简化柱壳理论和von Karman大挠度理论分别建立了功能梯度薄壁圆柱壳线性和非线性振动的动力学方程。在此基础上分析了两端简支的功能梯度薄壁圆柱壳线性振动的频率特性,验证了本文理论的正确性。 得到了功能梯度薄壁圆柱壳的动能和势能公式。进一步选取一个轴对称模态和一个非对称模态作为圆柱壳的近似横向挠度函数,给出了功能梯度薄壁圆柱壳非线性双模态振动的动能和势能表达式。将Hamilton系统动力学理论引入到功能梯度圆柱壳非线性自由振动分析中。借助摄动法得出了描述功能梯度薄壁圆柱壳非线性双模态自由振动的平均化方程,得到了系统在理想1:2内共振和近共振条件下的相轨迹,揭示了内共振时的模态相互作用和能量交换现象;进一步得到了触发非对称模态和轴对称模态发生相互作用的能量分岔点,讨论了功能梯度材料的梯度指数对系统内共振条件和分岔特性的影响;并通过数值积分展示了功能梯度薄壁圆柱壳非线性双模态内共振在高能状态的混沌运动特性。 采用Lagrange方法得到了功能梯度薄壁圆柱壳在横向外激励作用下的双模态强迫振动的运动微分方程;借助多尺度法,详细研究了系统发生高频主共振和低频主共振时的动力学行为。采用数值延续算法分析了系统在这两种主共振条件下的幅频响应曲线以及系统的动力学分岔行为,揭示了系统通向混沌的道路;讨论了功能梯度材料的梯度指数对系统响应幅值的影响。研究发现系统发生高频主共振时,可产生拟周期运动,并且将通过拟周期环面的周期倍化分岔进入混沌;同时系统响应的拟周期环面或混沌吸引子具有对称性,并且吸引子会产生碰撞而融合,形成单一的自对称环面或混沌吸引子。而在低频主共振时,系统也会产生拟周期运动和混沌运动,但此时系统响应的各种吸引子也不再具有对称性。 研究了功能梯度薄壁圆柱壳在热环境中的主共振行为。同样采用多尺度方程分析了包含稳态温度分布时,系统在高频主共振和低频主共振条件下的动力学行为。研究发现稳态温度分布不会影响FGM圆柱壳主共振的动力学定性行为,但是温度会使系统的幅值响应随梯度指数的关系发生变化。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 柳春图,胡互让,吴犀甲;圆柱壳孔边裂纹应力强度因子的计算和分析[J];计算力学学报;1992年01期
2 顾王明,刘土光,郑际嘉;有限长圆柱壳受径向冲击塑性动力屈曲分析[J];华中理工大学学报;1994年04期
3 陈正翔,陈维衡;圆柱壳中较高阶结构振动波的传播特性[J];华中理工大学学报;1997年11期
4 朱大同;充液圆柱壳的自振特性[J];力学学报;1984年02期
5 顾王明,刘土光,唐文勇,郑际嘉;有限长圆柱壳受径向冲击的塑性动力屈曲分析[J];应用力学学报;1995年04期
6 宋天舒,吴林志,杜善义,刘殿魁;圆柱壳非圆大开孔的应力集中研究[J];工程力学;2000年06期
7 李永强,郭星辉,颜世英;圆柱壳波动振动响应分析[J];应用力学学报;2001年03期
8 黄克智;圆对称平板与圆柱壳的蠕变[J];力学学报;1959年04期
9 唐照千;;圆柱壳自由振动的简化计算方法[J];西安交通大学学报;1962年02期
10 林绍东;带钝裂纹圆柱壳裂顶附近的应力场[J];西南石油学院学报;1984年02期
11 刘勇;王良国;;受环向线载和线偶作用的圆柱壳问题的Green函数解法[J];工程力学;1990年02期
12 樊尚春,刘广玉,王振均;有缺陷圆柱壳振型进动的研究[J];航空学报;1992年10期
13 薛毅,薛大为;关于圆柱壳定解方程的通解问题[J];应用数学和力学;1996年12期
14 徐慕冰,张小铭,张维衡;充液圆柱壳中的振动能量流[J];华中理工大学学报;1997年02期
15 刘宗德,韩铭宝,王仁,王燮山;电磁脉冲加载法在圆柱壳塑性屈曲研究中的应用[J];现代电力;1997年04期
16 宋天舒,李子国,张治勇,刘殿魁;圆柱壳大开孔的应力集中与强度设计[J];哈尔滨工程大学学报;1998年03期
17 郭作杰,吴晓;圆柱壳在热载荷作用下的非线性振动[J];常德师范学院学报(自然科学版);1999年01期
18 吴晓,马建勋;圆柱壳在热载荷作用下的非线性振动[J];振动与冲击;2000年02期
19 乐金朝,梁斌;变厚度圆柱壳的强度优化设计[J];计算力学学报;2002年04期
20 毛云,谢官模;水下部分覆盖阻尼材料圆柱壳的声辐射性能[J];武汉理工大学学报;2005年05期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 吴瑞安;;轴对称功能梯度压电材料圆柱壳弯曲问题的幂级数解[A];中国工程物理研究院科技年报(2003)[C];2003年
2 边祖光;高颖;陈伟球;;弹性介质中充液功能梯度圆柱壳的自由振动[A];第十三届全国结构工程学术会议论文集(第Ⅲ册)[C];2004年
3 张伟;徐秉汉;崔维成;;带肋圆柱壳壳板失稳的各因素灵敏性分析[A];钱学森技术科学思想与力学论文集[C];2001年
4 丁皓江;陈伟球;;中厚度输液圆柱壳自由振动的波传播法[A];力学与西部开发会议论文集[C];2001年
5 陈刚;陈忠富;李思忠;;楔体侧击预内压短薄圆柱壳的失效过程数值模拟[A];中国工程物理研究院科技年报(2002)[C];2002年
6 郝育新;张伟;;功能梯度材料圆柱壳非线性动力行为分析[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
7 江松青;李永池;王肖钧;郑际嘉;;复合加载条件下环肋圆柱壳的抗冲击屈曲能力分析[A];第九届全国结构工程学术会议论文集第Ⅲ卷[C];2000年
8 陈骥;;受轴压钢圆柱壳的稳定设计[A];钢结构工程研究⑧——中国钢协结构稳定与疲劳分会第12届(ASSF-2010)学术交流会暨教学研讨会论文集[C];2010年
9 刘涛;汤渭霖;范军;;数值/解析混合方法计算含内部结构圆柱壳的声辐射[A];中国声学学会2001年青年学术会议[CYCA'01]论文集[C];2001年
10 应祖光;;平面应变轴对称压电圆柱壳的随机响应[A];第九届全国振动理论及应用学术会议论文摘要集[C];2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 杜长城;功能梯度薄壁圆柱壳的非线性模态相互作用与共振行为研究[D];西南交通大学;2011年
2 康颖安;功能梯度梁的静动态力学行为分析[D];中南大学;2012年
3 杨博;横观各向同性功能梯度板弯曲问题的弹性力学解[D];浙江大学;2011年
4 顾红军;爆炸及冲击载荷下多排圆柱壳的结构响应[D];南京理工大学;2003年
5 毛贻齐;低速冲击下损伤层合/功能梯度板壳的非线性动力学研究[D];湖南大学;2011年
6 黄勇;圆截面梁的高阶理论和梯度梁的动静态与稳定性分析[D];中南大学;2010年
7 张宁;功能梯度混凝土立井井壁承载性能研究[D];华北电力大学;2012年
8 刘敬喜;(黏)弹性介质中充液圆柱壳的动态特性研究[D];华中科技大学;2006年
9 褚洪杰;弹性圆柱壳动力和热屈曲中的辛方法[D];大连理工大学;2009年
10 邓勇;圆柱壳大开孔接管的应力分析[D];清华大学;1990年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张志强;功能梯度圆板的分岔与混沌[D];燕山大学;2010年
2 刘丽威;弹性地基上功能梯度梁、板的动力学特性分析[D];南京航空航天大学;2012年
3 王建哲;压电功能梯度梁非线性静动力学行为研究[D];湖南大学;2012年
4 肖厦;多场耦合下功能梯度中空对称结构的力学行为研究[D];湖南大学;2010年
5 徐刚年;功能梯度梁的力学行为研究[D];兰州理工大学;2010年
6 黄恒;功能梯度壁板气动弹性响应研究[D];西南交通大学;2011年
7 杨雷;功能梯度圆板结构的非线性动态响应研究[D];湖南大学;2012年
8 饶燕妮;热机耦合下功能梯度圆筒结构的动力学行为分析[D];湖南大学;2012年
9 杨雪飞;沿厚度方向功能梯度柱形板的弯曲分析[D];南昌大学;2012年
10 徐宗贤;功能梯度复合换能器的径向振动特性分析[D];浙江大学;2012年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 记者 赵凤华;我国核聚变堆材料研究取得重要进展[N];科技日报;2007年
2 应昌文;硬质合金产业前景广阔[N];中国有色金属报;2006年
3 记者 何福辉;五菱去年销车超十一万辆[N];中国汽车报;2001年
4 许明;提高“三高”硬质合金质量[N];中国矿业报;2006年
5 艺文堂;五菱架起发展支撑点[N];中国企业报;2000年
6 陈来;五菱汽车步入效益扩张[N];中国商报;2000年
7 张盛秋;购五菱汽车 赠超值保险[N];中国信息报;2000年
8 习闻;欠缺创新能力我国钨产业难赚钱[N];民营经济报;2005年
9 葛昌纯;材料科学———现代科学技术的“擎天柱”[N];中国有色金属报;2002年
10 ;五菱汽车推出新款配置[N];科技日报;2000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