基于形状记忆合金的复合材料变截面结构的振动抑制研究

发布时间：2021-04-29 07:18

　　叶片在外界载荷作用下,很容易发生大位移和振动变形,呈现出几何非线性变形,严重时会出现断裂失效。本文将风力机叶片简化为复合材料变截面层合结构,将伪弹性形状记忆合金（SMA）纤维嵌入到复合材料变截面层合结构顶层和底层中部,以此来实现对叶片振动的被动控制。基于几何非线性分析,研究了SMA混杂复合材料变截面层合结构静动态响应。主要工作内容如下:（1）首先,基于虚功原理和有限元法,在考虑SMA的相变特性、材料非线性与结构几何非线性等相互耦合的基础上,建立了SMA混杂复合材料变截面层合结构的非线性静力学平衡方程。利用MATLAB软件模拟了SMA混杂复合材料变截面层合结构在横向和轴向加卸载过程中的几何非线性静力学响应,并与考虑几何线性变形情况下的模拟结果进行了比较。模拟结果表明:SMA混杂复合材料变截面结构加载时的位移-载荷曲线与卸载时的不重合,二者形成了封闭的滞后环,而且由几何非线性分析得到的滞后环面积比由几何线性分析得到的要小;由几何非线性分析得到的SMA的应力-应变伪弹性滞后环面积、最大马氏体含量也都比由几何线性分析得到的结果小,前者较后者低近50%。（2）其次,建立了SMA混杂复合材料变截面... 

【文章来源】：青岛科技大学山东省

【文章页数】：77 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
1 绪论
    1.1 课题研究的目的和意义
    1.2 变截面梁的研究现状
    1.3 形状记忆合金在结构振动控制领域的应用
    1.4 风力机叶片常见增强纤维
    1.5 铺层参数
    1.6 混杂纤维复合材料分类
    1.7 本文的主要研究内容
2 形状记忆合金的特性及应用
    2.1 形状记忆合金的发展史
    2.2 形状记忆合金的特性
    2.3 形状记忆合金的本构模型
    2.4 形状记忆合金的应用
    2.5 本章小结
3 SMA混杂复合材料变截面结构的静态分析
    3.1 静力学理论分析
    3.2 算例分析
    3.3 SMA混杂复合材料变截面结构的静力学分析
        3.3.1 SMA混杂复合材料变截面层合结构受横向载荷作用
        3.3.2 SMA混杂复合材料变截面层合结构受轴向载荷作用
    3.4 本章小结
4 SMA混杂复合材料变截面梁的动态分析
    4.1 动力学理论分析
    4.2 算例验证
    4.3 SMA混杂复合材料变截面梁动态响应的数值分析
        4.3.1 SMA纤维的铺设位置对变截面层合梁动态响应的影响
        4.3.2 SMA纤维的体积含量对变截面层合梁动态响应的影响
        4.3.3 工作温度对SMA混杂复合材料变截面层合梁动态响应的影响
    4.4 SMA相变对复合材料变截面层合梁动态响应的影响
    4.5 本章小结
5 SMA混杂复合材料变截面梁动态响应的进一步研究
    5.1 变截面层合梁结构与层合板刚度的理论分析
    5.2 铺层参数对SMA混杂复合材料变截面层合梁动态效应的影响
        5.2.1 铺设角度对SMA混杂复合材料变截面层合梁动态响应的影响
        5.2.2 铺设顺序对SMA混杂复合材料变截面层合梁动态响应的影响
    5.3 碳纤维体积含量对SMA混杂复合材料变截面梁动态响应的影响
    5.4 载荷大小对SMA混杂复合材料变截面梁动态响应的影响
    5.5 本章小结
结论与展望
    结论
    展望
    本文主要创新点
参考文献
致谢
攻读硕士研究生学位期间发表的学术论文



本文编号：3167102