壓電復(fù)合材料層合殼的非線性動(dòng)力學(xué)分析.pdf

1、智能結(jié)構(gòu)能感知周圍環(huán)境的變化，并針對這種變化作出適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)。由于這種優(yōu)異的性能，智能結(jié)構(gòu)被廣泛應(yīng)用在航天航空工程中，例如在航天器，航空器的振動(dòng)抑制中的應(yīng)用。壓電復(fù)合材料是航空航天工程中的一種新型智能材料，具有良好的可控性能、強(qiáng)度高、剛度大和抗疲勞性能好等優(yōu)點(diǎn)，在航天工程中得到了廣泛的應(yīng)用。作為一種智能結(jié)構(gòu)，由壓電板殼所制造的航天設(shè)備，可以根據(jù)壓電材料自身的特點(diǎn)有效地控制本身的振動(dòng)，因此，從這一點(diǎn)上來說，壓電板殼對于保護(hù)航天設(shè)備和推動(dòng)整個(gè)

2、航空航天事業(yè)的進(jìn)步具有十分重要的意義。而關(guān)于壓電復(fù)合材料層合結(jié)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)行為的研究又具有極為重要的理論和工程應(yīng)用價(jià)值。 本論文主要采用理論推導(dǎo)與數(shù)值模擬相結(jié)合的方法對壓電復(fù)合材料層合殼進(jìn)行非線性動(dòng)力學(xué)行為分析，考慮高階剪切變形和橫向阻尼的影響，利用Galerkin方法、漸進(jìn)攝動(dòng)法和多尺度方法研究了壓電復(fù)合材料層合殼的非線性動(dòng)力學(xué)問題。論文的研究內(nèi)容和主要成果有以下幾個(gè)方面。 (1)利用Hamilton原理，基于Reddy

3、的三階剪切變形理論和von Karman大變形理論并考慮橫向阻尼的影響，建立了四邊簡支條件下壓電復(fù)合材料層合殼在面內(nèi)載荷和橫向載荷聯(lián)合作用的偏微分運(yùn)動(dòng)控制方程。在建立壓電復(fù)合材料層合殼運(yùn)動(dòng)方程的過程中，采用了修正的Sanders幾何關(guān)系式，并且在本構(gòu)關(guān)系式中考慮了壓電效應(yīng)的影響。 (2)從Hamilton原理推導(dǎo)的壓電復(fù)合材料層合殼的偏微分運(yùn)動(dòng)控制方程出發(fā)，用二階二階模態(tài)，用Galerkin法離散，得到了帶有二次非線性項(xiàng)，三次非

4、線性項(xiàng)，參數(shù)激勵(lì)項(xiàng)和外激勵(lì)項(xiàng)的二自由度的運(yùn)動(dòng)控制方程?？紤]1:1內(nèi)共振和主參數(shù)、1/2亞諧共振的情況，利用漸進(jìn)攝動(dòng)法得到了壓電復(fù)合材料層合殼的平均方程?；谄骄匠蹋脭?shù)值方法研究了壓電復(fù)合材料層合殼的非線性動(dòng)力學(xué)行為，得到了壓電復(fù)合材料層合殼結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的平面相圖、波形圖、三維相圖和頻譜圖，并且分析了橫向激勵(lì)對系統(tǒng)的非線性動(dòng)力學(xué)行為的影響。 (3)從用Hamilton原理推導(dǎo)的壓電復(fù)合材料層合殼的偏微分運(yùn)動(dòng)控制方程出發(fā)，選取另一種

5、二階模態(tài)函數(shù)，用二階Galerkin法離散偏微分方程，得到了帶有外激勵(lì)和壓電激勵(lì)，二自由度的運(yùn)動(dòng)控制方程。考慮1:2內(nèi)共振和主參數(shù)、1/2亞諧共振的情況，利用多尺度方法得到了壓電復(fù)合材料層合殼的平均方程。基于系統(tǒng)的平均方程，用數(shù)值方法研究了壓電復(fù)合材料層合殼的非線性動(dòng)力學(xué)行為，得到了壓電復(fù)合材料層合殼結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的平面相圖、波形圖、三維相圖和頻譜圖，并且分析了橫向激勵(lì)以及壓電激勵(lì)對系統(tǒng)的非線性動(dòng)力學(xué)行為的影響。 (4)通過分析了不同