纳米功能梯度夹层板的弯曲及温度场耦合的相关问题研究

发布时间：2020-11-01 20:41

　　 纳米功能梯度夹层板因其优良的力学特性与可设计性,在新型的存储单元,传感器等结构的设计中具有广阔的应用前景。这类纳米结构在使用的过程中,常常受到外部压力与温度场的作用,因此,本文对表层为功能梯度材料,芯层为均质材料的纳米夹层板在横向分布载荷作用下的弯曲以及温度场耦合的相关问题进行了研究,主要内容如下:1.考虑到纳米结构中存在的尺度效应,基于非局部弹性理论,根据最小势能原理研究了纳米功能梯度夹层板的基本弯曲问题,推导了对应多种剪切变形理论的控制方程,并在四边简支的边界条件下给出了位移分布的解析解。2.在基本弯曲问题的研究基础上进一步探讨了温度场作用下夹层板热力耦合的弯曲问题,考虑了因温度变化所产生的热应力带来的影响,推导了该问题的控制方程,得到了带有温度场函数的位移分布的解析解,并利提出了一种用于求解应力分布规律的有效方法。3.对基本弯曲与热力耦合的弯曲问题进行了数值分析,本文得到的宏观条件退化解与基于经典弹性理论的文献中的数值解具有较好的一致性。通过不同的算例,分析了尺度效应规模系数、剪切变形理论、温度场函数等因素对夹层板弯曲特性带来的影响。讨论了非局部弹性理论在本问题中的适用范围,并研究了应力沿夹层板厚度方向的分布规律。本文所得到的结论为新型纳米功能梯度夹层结构的设计提供了理论依据,具有一定的参考价值。
【学位单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TB383.1
【部分图文】：

第一章 绪论背景结构概述构是一种典型的复合的板壳结构[1]，在工程应用中所使用的大多数的夹层结度的薄板与质地较轻的夹心组成。夹层结构上下的薄板称为表层，材料通常金以及胶合板等高强度材料。中间的夹心称为芯层，目前多采用泡沫塑料、架以及波纹板等质地较轻的结构制成。在实际使用中，可以根据不同的功能芯层的材料，具有优良的可设计性。例如，当芯层选用压缩性能良好的材料聚苯乙烯泡沫塑料等，可以起到保温、吸振的作用；而铝制蜂窝结构的芯层闭空气，阻碍了热量与声波在结构中的传播，因而可以起到隔音、隔热以及着材料技术与制造工艺的不断发展，以新型陶瓷、橡胶阻尼材料以及金属丝的材料作为芯层的新型夹层结构也逐渐开始投入使用。

纳米功能梯度夹层板的弯曲及温度场耦合的相关问题研究工、成型性等方面的性能优异，夹层结构在航空、航天、船舶、汽车、轨道车辆、风力机、筑、包装等各大领域得到了广泛的应用，并且其力学行为成为了研究的热点。例如，对于飞结构来说，在一些载荷不大而厚度较小的部件或结构中使用夹层结构是很常见的，例如飞机面的前缘、后缘壁板，翼面的操纵面或操纵面的后缘以及机身一些小的舱门等次承力结构[3]。此之外，汽车的车身外蒙皮、车身与车架结构、保险杠、座椅、车门等处，轨道车辆（如地，高铁等）的车体、车厢隔板等结构中也应用了夹层结构[4]。

图 1.3 碳纳米管结构示意图 1.4 使用纳米夹层结构的存储设备力学模型[6]构在实际的使用中，往往会受到来自外部的压力等载荷以及使用环境温度变正如图 1.4 所描述的内容，可能会对结构各方面的性能带来一系列的影响。之有效的方法对纳米结构的力学行为进行研究，为纳米结构的设计提供理论
【参考文献】

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1 邓宗白;马超;李栋栋;皮滋滋;;基于Reissner理论的硬夹心夹层板的弯曲研究[J];中国科学:技术科学;2014年01期

2 李华东;朱锡;梅志远;张颖军;;正交各向异性功能梯度夹层板的自由振动分析[J];哈尔滨工程大学学报;2014年03期

3 杨贺;邓宗白;;硬夹心矩形夹层板的整体稳定性分析[J];固体力学学报;2013年03期

4 李华东;朱锡;梅志远;邱家波;张颖军;;分布载荷作用下简支功能梯度夹层板的弯曲分析[J];复合材料学报;2012年02期

5 贾欲明;韩全民;李巧;陈顺强;;泡沫夹层结构在飞机次承力结构中的应用[J];航空制造技术;2009年S1期

6 李跃军,程银水;夹层板弯曲问题的Hoff理论的解析解[J];工程力学;1998年01期

7 刘畅,钟善桐,苗若愚;正交各向异性夹层板的基本方程[J];吉林建筑工程学院学报;1997年04期

8 师哲;复合材料夹层结构在汽车上的应用[J];玻璃钢/复合材料;1997年04期

9 程银水;朱锜;;Reissner夹层板的弯曲、稳定和振动问题的解析解[J];北京建筑工程学院学报;1993年01期

10 胡海昌;各向同性夹层板反对称小挠度的若干问题[J];力学学报;1963年01期

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1 陈家鹏;基于修正Hoff理论硬夹芯夹层板弯曲问题研究[D];南京航空航天大学;2014年

2 虞刚;硬夹心夹层圆筒和曲板的稳定性及自由振动分析[D];南京航空航天大学;2014年

3 黄志平;考虑高阶剪切变形硬夹芯夹层板的弯曲研究[D];南京航空航天大学;2014年

4 寇文彬;功能梯度压电纳米梁的线性振动与屈曲分析[D];北京交通大学;2014年

本文编号：2866069