具脫層復(fù)合材料梁動力特性研究.pdf

1、科學(xué)的發(fā)展推動了技術(shù)的提升，使得輕型、耐用的新型材料在工程中得到了廣泛應(yīng)用。而復(fù)合材料層合梁更由于具有比剛度大，比強(qiáng)度高及抗疲勞等諸多優(yōu)點在工程領(lǐng)域更多重視。然而，由于復(fù)合材料層合結(jié)構(gòu)由多相材料組成的，其在生產(chǎn)和使用過程中極易產(chǎn)生脫層。一方面脫層的存在，會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的承載能力減小、剛度下降，進(jìn)而影響結(jié)構(gòu)安全和使用壽命；另一方面，梁使用中的非線性因素也對結(jié)構(gòu)的安全和使用壽命產(chǎn)生重要影響。因此對具脫層復(fù)合材料梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行非線性特性研究具有重要意

2、義，能為復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計、控制非線性因素對結(jié)構(gòu)的影響提供有益參考。
　　首先，采用分區(qū)模型，利用彈性力學(xué)，復(fù)合材料力學(xué)，非線性力學(xué)的相關(guān)基本理論，建立了脫層梁的非線性運動控制微分方程。然后利用分離變量法，基于脫層的邊界條件，脫層前沿的位移和力連續(xù)條件得到系統(tǒng)頻率和模態(tài)函數(shù)。在數(shù)值研究中探討了不同鋪設(shè)角度、不同脫層深度、不同脫層長度及不同鋪設(shè)材料等參數(shù)對梁自由振動頻率和模態(tài)的影響。
　　其次，利用Reissner變分原理

3、，建立了含脫層復(fù)合材料層合梁的非線性運動控制方程，采用梁的振型本征函數(shù)，結(jié)合分離變量法、多尺度法對非線性常微分控制方程進(jìn)行求解，并探討了不同脫層長度，脫層深度，鋪設(shè)材料和外激勵對具脫層梁結(jié)構(gòu)主共振、超諧共振及亞諧共振幅頻特性曲線的影響。
　　最后，基于脫層梁的非線性動力學(xué)微分方程，利用四階龍格-庫塔法研究了具脫層復(fù)合材料梁在不同參數(shù)情況下的主共振以及脫層梁隨激勵幅值變化的分岔行為和混沌行為，并討論了不同脫層長度、不同脫層深度下脫層