含初始幾何缺陷功能梯度圓柱殼的非線性動力學研究.pdf

1、功能梯度材料(Functionally graded material，簡稱FGM)通常是一種由金屬材料和陶瓷材料按不同體積組分復合而成的非均質(zhì)材料，功能梯度材料構(gòu)件在高溫環(huán)境中具有超越一般均勻材料的力學性能，這是由于當體積分數(shù)連續(xù)變化時，功能梯度材料的材料屬性從一個表面到另一個表面呈現(xiàn)出連續(xù)的變化，這種性質(zhì)可以緩解熱應(yīng)力集中，即使是在劇烈的熱梯度環(huán)境中，仍然可以保持結(jié)構(gòu)的完整性。然而在實際工程中，板殼結(jié)構(gòu)都不可避免的存在著初始缺陷，這

2、些缺陷使其產(chǎn)生微小的變化，對于重要的受力部位，影響更加明顯。關(guān)于該類材料結(jié)構(gòu)在復雜載荷作用下的非線性動力學行為的研究具有很重要的理論與工程應(yīng)用價值。
　　本文主要研究了在復雜載荷作用下含初始幾何缺陷FGM圓柱殼的非線性動力學問題。采用Reddy的三階剪切變形理論，基于Hamilton原理和von-Karman理論，得出受到面內(nèi)力、橫向激勵以及氣動力和氣動熱耦合作用的含初始幾何缺陷FGM圓柱殼的非線性偏微分運動控制方程。論文的主要研

3、究內(nèi)容有以下幾點。
　　(1)通過對比兩種不同類型缺陷的數(shù)值結(jié)果，分析了缺陷類型和面內(nèi)載荷對系統(tǒng)非線性動態(tài)響應(yīng)的影響。
　　(2)通過數(shù)值仿真，研究了外部載荷、初始幾何缺陷類型和體積分數(shù)指數(shù)對含初始幾何缺陷功能梯度圓柱殼的非線性振動的影響。
　　(3)推導出了在氣動力和氣動熱作用下系統(tǒng)的非線性常微分方程，通過計算其線性部分的特征值實虛部隨氣動壓力的變化曲線，找到系統(tǒng)的臨界顫振點，并對整個非線性系統(tǒng)進行數(shù)值仿真，通過對比