功能梯度石墨烯增强复合材料板的自由振动
发布时间：2022-01-12 15:28
基于高阶函数剪切变形板理论,研究了可移动简支边界条件下功能梯度石墨烯增强复合材料板的自由振动。利用修正的Halpin-Tsai模型估计了复合材料的等效杨氏模量。基于Hamilton原理构建其偏微分方程。通过Navier方法计算得到了板的量纲为一的频率,并与已有成果进行了比较,验证了本文计算模型的优越性。数值计算结果表明:功能梯度石墨烯增强复合材料板的量纲为一的基频受石墨烯小块的分布模式影响很大,随着石墨烯含量的增加而单调增加;固定石墨烯小块的厚度和长宽比,量纲为一的基频随着长厚比的增加而单调增加。
【文章来源】：应用力学学报. 2020,37(02)北大核心CSCD
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
功能梯度石墨烯增强复合材料板Fig.1Functionallygradedgraphene-reinforcedcomposite(FG-GRC)plate
第2期庞有卿，等：功能梯度石墨烯增强复合材料板的自由振动563石墨烯小块，可以更加有效地增加功能梯度石墨烯增强复合材料板的刚度，从而增加系统的振动频率。(a)f(z)1(b)f(z)2图33种不同石墨烯分布模式下功能梯度石墨烯增强复合材料板随石墨烯重量比改变的基频相对变化率Fig.3GrapheneweightfractionversusRFofdimensionlessfundamentalfrequencyfortwoshearfunctionwiththreevariousGPLdistributionpatterns(a)f(z)1(b)f(z)2图4石墨烯小块的长宽比GG(l/w)和长厚比GG(l/h)对功能梯度石墨烯增强复合材料板的量纲为一的基频的影响Fig.4DimensionlessfundamentalfrequencyforFG-GRCplateswithdifferentgraphenelength-to-thicknessratios由图4可知，固定石墨烯小块的厚度，在长宽比值一定的情形下，随着石墨烯小块长厚比值逐渐变大，石墨烯小块与环氧树脂基体的接触面积逐渐增大，从而系统的整体刚度逐渐增大，其量纲为一的基频也在不断增大，且长厚比的值在[0,1000]内，系统的量纲为一的基频增加显著。(a)f(z)1(b)f(z)2图5不同长宽比(a/b)对功能梯度石墨烯增强复合材料板的量纲为一的基频的影响Fig.5DimensionlessfundamentalfrequencyforFG-GRCplateswithdifferentaspectratios由图5可知，随着板的长宽比(a/b)的增加，其量纲为一的基频在区间(0，2)上急速下降，之后慢慢变校6结论本文在高阶函数剪切变形理论基础上，基于Hamilton原理得出功能梯度石墨烯增强复合材料板自由振动的动力学方程。通过与ANSYS有限元和已有文献结果进行对比，验证了本文理论的正确性。利?
第2期庞有卿，等：功能梯度石墨烯增强复合材料板的自由振动563石墨烯小块，可以更加有效地增加功能梯度石墨烯增强复合材料板的刚度，从而增加系统的振动频率。(a)f(z)1(b)f(z)2图33种不同石墨烯分布模式下功能梯度石墨烯增强复合材料板随石墨烯重量比改变的基频相对变化率Fig.3GrapheneweightfractionversusRFofdimensionlessfundamentalfrequencyfortwoshearfunctionwiththreevariousGPLdistributionpatterns(a)f(z)1(b)f(z)2图4石墨烯小块的长宽比GG(l/w)和长厚比GG(l/h)对功能梯度石墨烯增强复合材料板的量纲为一的基频的影响Fig.4DimensionlessfundamentalfrequencyforFG-GRCplateswithdifferentgraphenelength-to-thicknessratios由图4可知，固定石墨烯小块的厚度，在长宽比值一定的情形下，随着石墨烯小块长厚比值逐渐变大，石墨烯小块与环氧树脂基体的接触面积逐渐增大，从而系统的整体刚度逐渐增大，其量纲为一的基频也在不断增大，且长厚比的值在[0,1000]内，系统的量纲为一的基频增加显著。(a)f(z)1(b)f(z)2图5不同长宽比(a/b)对功能梯度石墨烯增强复合材料板的量纲为一的基频的影响Fig.5DimensionlessfundamentalfrequencyforFG-GRCplateswithdifferentaspectratios由图5可知，随着板的长宽比(a/b)的增加，其量纲为一的基频在区间(0，2)上急速下降，之后慢慢变校6结论本文在高阶函数剪切变形理论基础上，基于Hamilton原理得出功能梯度石墨烯增强复合材料板自由振动的动力学方程。通过与ANSYS有限元和已有文献结果进行对比，验证了本文理论的正确性。利?
【参考文献】：
期刊论文
[1]考虑横向拉伸的FGM夹层双曲扁壳自由振动分析[J]. 王爱文,张伟,郝育新,李珍妮. 应用力学学报. 2017(06)
[2]基于一种简化剪切变形理论的层合梁自由振动分析[J]. 惠维维,韩宾,张钱城,金峰. 应用力学学报. 2017(06)
[3]考虑Zigzag函数影响的FGM夹层双曲壳自由振动[J]. 李珍妮,郝育新,王准. 力学季刊. 2017(01)
本文编号：3585017
【文章来源】：应用力学学报. 2020,37(02)北大核心CSCD
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
功能梯度石墨烯增强复合材料板Fig.1Functionallygradedgraphene-reinforcedcomposite(FG-GRC)plate
第2期庞有卿，等：功能梯度石墨烯增强复合材料板的自由振动563石墨烯小块，可以更加有效地增加功能梯度石墨烯增强复合材料板的刚度，从而增加系统的振动频率。(a)f(z)1(b)f(z)2图33种不同石墨烯分布模式下功能梯度石墨烯增强复合材料板随石墨烯重量比改变的基频相对变化率Fig.3GrapheneweightfractionversusRFofdimensionlessfundamentalfrequencyfortwoshearfunctionwiththreevariousGPLdistributionpatterns(a)f(z)1(b)f(z)2图4石墨烯小块的长宽比GG(l/w)和长厚比GG(l/h)对功能梯度石墨烯增强复合材料板的量纲为一的基频的影响Fig.4DimensionlessfundamentalfrequencyforFG-GRCplateswithdifferentgraphenelength-to-thicknessratios由图4可知，固定石墨烯小块的厚度，在长宽比值一定的情形下，随着石墨烯小块长厚比值逐渐变大，石墨烯小块与环氧树脂基体的接触面积逐渐增大，从而系统的整体刚度逐渐增大，其量纲为一的基频也在不断增大，且长厚比的值在[0,1000]内，系统的量纲为一的基频增加显著。(a)f(z)1(b)f(z)2图5不同长宽比(a/b)对功能梯度石墨烯增强复合材料板的量纲为一的基频的影响Fig.5DimensionlessfundamentalfrequencyforFG-GRCplateswithdifferentaspectratios由图5可知，随着板的长宽比(a/b)的增加，其量纲为一的基频在区间(0，2)上急速下降，之后慢慢变校6结论本文在高阶函数剪切变形理论基础上，基于Hamilton原理得出功能梯度石墨烯增强复合材料板自由振动的动力学方程。通过与ANSYS有限元和已有文献结果进行对比，验证了本文理论的正确性。利?
第2期庞有卿，等：功能梯度石墨烯增强复合材料板的自由振动563石墨烯小块，可以更加有效地增加功能梯度石墨烯增强复合材料板的刚度，从而增加系统的振动频率。(a)f(z)1(b)f(z)2图33种不同石墨烯分布模式下功能梯度石墨烯增强复合材料板随石墨烯重量比改变的基频相对变化率Fig.3GrapheneweightfractionversusRFofdimensionlessfundamentalfrequencyfortwoshearfunctionwiththreevariousGPLdistributionpatterns(a)f(z)1(b)f(z)2图4石墨烯小块的长宽比GG(l/w)和长厚比GG(l/h)对功能梯度石墨烯增强复合材料板的量纲为一的基频的影响Fig.4DimensionlessfundamentalfrequencyforFG-GRCplateswithdifferentgraphenelength-to-thicknessratios由图4可知，固定石墨烯小块的厚度，在长宽比值一定的情形下，随着石墨烯小块长厚比值逐渐变大，石墨烯小块与环氧树脂基体的接触面积逐渐增大，从而系统的整体刚度逐渐增大，其量纲为一的基频也在不断增大，且长厚比的值在[0,1000]内，系统的量纲为一的基频增加显著。(a)f(z)1(b)f(z)2图5不同长宽比(a/b)对功能梯度石墨烯增强复合材料板的量纲为一的基频的影响Fig.5DimensionlessfundamentalfrequencyforFG-GRCplateswithdifferentaspectratios由图5可知，随着板的长宽比(a/b)的增加，其量纲为一的基频在区间(0，2)上急速下降，之后慢慢变校6结论本文在高阶函数剪切变形理论基础上，基于Hamilton原理得出功能梯度石墨烯增强复合材料板自由振动的动力学方程。通过与ANSYS有限元和已有文献结果进行对比，验证了本文理论的正确性。利?
【参考文献】：
期刊论文
[1]考虑横向拉伸的FGM夹层双曲扁壳自由振动分析[J]. 王爱文,张伟,郝育新,李珍妮. 应用力学学报. 2017(06)
[2]基于一种简化剪切变形理论的层合梁自由振动分析[J]. 惠维维,韩宾,张钱城,金峰. 应用力学学报. 2017(06)
[3]考虑Zigzag函数影响的FGM夹层双曲壳自由振动[J]. 李珍妮,郝育新,王准. 力学季刊. 2017(01)
本文编号：3585017
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