功能梯度圆柱壳的非线性动力学与共振行为分析

发布时间：2017-03-07 04:36

  本文关键词：功能梯度圆柱壳的非线性动力学与共振行为分析，，由笔耕文化传播整理发布。

《北京信息科技大学》 2015年

功能梯度圆柱壳的非线性动力学与共振行为分析

李伟  

【摘要】：功能梯度材料(Functionally Graded Material,简称FGM)通常是由两种不同的材料(如金属、陶瓷)复合而成的非均质新型材料,本文致力于研究带初始几何缺陷两端固支FGM圆柱壳的非线性问题。功能梯度材料具有在极限温度环境(高温、大温差)下反复工作而缓解热应力的优势。在航空航天、军事等领域中,圆柱壳结构具有大量应用,而此结构都不可避免的存在初始几何缺陷,还通常要受到热载荷和机械载荷的影响,有可能会造成严重的损坏。因此,对FGM圆柱壳非线性问题的研究引起了很多学者的广泛关注。本文主要考虑热应力、阻尼和机械载荷的影响,利用经典板壳理论,考虑了对称模态,基于von-Karman几何非线性关系和Hamilton原理得出FGM圆柱壳运动微分方程,运用Galerkin法将运动微分形式的偏微分方程进行离散,得到了常微分形式的运动方程。本文主要分析了边界条件为固支、带初始几何缺陷FGM圆柱壳的非线性动力学问题,主要研究内容有以下几点:(1)基于经典板壳理论和von-Karman几何非线性关系,运用Hamilton变分原理推导出FGM圆柱壳的运动微分方程。(2)研究了在热应力、阻尼和机械载荷作用下,面内力对功能梯度圆柱壳振动响应的影响,并对比了不同体积分数、温度场、厚径比和长径比下的系统非线性振动响应。(3)在横向载荷和面内载荷共同作用下的情况下,运用多尺度方法对常微分形式的方程进行摄动分析,获得1:2内共振条件下的极坐标平均方程,研究了功能梯度圆柱壳在不同的体积分数、温度、阻尼、横向激励和面内激励变化时,该系统的幅频响应特性,并且分析了系统响应幅值随横向激励和面内激励的分岔现象。(4)在横向载荷作用下,对比了不同初始几何缺陷形式和体积分数下的功能梯度圆柱壳非线性响应,给出了有无缺陷时,不同体积分数、厚径比和长径比的线性频率。运用Runge-Kutta法,分析了不同缺陷类型和体积分数指数变化时,该系统的非线性动力学响应。

【关键词】：
【学位授予单位】：北京信息科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TB34
【目录】：

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