含復(fù)合材料構(gòu)件的機(jī)構(gòu)非線性動(dòng)力學(xué)研究.pdf

1、激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)促使現(xiàn)代機(jī)械向高速化、高效化和輕量化的方向發(fā)展，這使得比強(qiáng)度高、質(zhì)量輕的復(fù)合材料成為現(xiàn)代制造業(yè)的新寵。為此，研究新型復(fù)合材料在機(jī)械中的應(yīng)用便成為當(dāng)今機(jī)械學(xué)的一個(gè)重要內(nèi)容。 目前對(duì)于含復(fù)合材料構(gòu)件機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)研究多限于構(gòu)件小變形的研究范圍，通常采用線性化的模型。這種基于理想狀態(tài)的研究還難以獲得機(jī)構(gòu)諸多動(dòng)態(tài)行為的圓滿解釋。例如當(dāng)機(jī)構(gòu)處于載荷較大、速度較高的運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，構(gòu)件容易產(chǎn)生較大的幾何變形而導(dǎo)致機(jī)構(gòu)幾何非線性行為的

2、加劇。此時(shí)若仍按線性化模型處理而忽略非線性因素的影響，將可能產(chǎn)生較大的誤差。此外，復(fù)合材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，對(duì)于復(fù)合材料內(nèi)部參數(shù)與機(jī)構(gòu)的宏觀動(dòng)力學(xué)特性之間的內(nèi)在聯(lián)系，人們還了解不多，有待于進(jìn)一步研究。這些因素成為限制復(fù)合材料應(yīng)用和進(jìn)一步推廣的瓶頸。開展含復(fù)合材料構(gòu)件機(jī)構(gòu)非線性動(dòng)力學(xué)的深入研究工作十分必要。 本文考慮幾何非線性因素影響，建立起含纖維增強(qiáng)復(fù)合材料構(gòu)件機(jī)構(gòu)的非線性有限元?jiǎng)討B(tài)方程；并將多尺度法與求解時(shí)變非線性振動(dòng)方程的

3、數(shù)值迭代法相結(jié)合使用，導(dǎo)出機(jī)構(gòu)在非共振、內(nèi)共振、主共振以及多重共振條件下動(dòng)態(tài)方程的解析解，并結(jié)合具體算例編程計(jì)算得出數(shù)值解；還在不同參數(shù)下對(duì)機(jī)構(gòu)的固有頻率進(jìn)行計(jì)算和分析，探求復(fù)合材料內(nèi)部參數(shù)與機(jī)構(gòu)宏觀動(dòng)力學(xué)特性間的內(nèi)在聯(lián)系；最后以含纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的平面連桿機(jī)構(gòu)為例進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，分析驗(yàn)證機(jī)構(gòu)的非線性振動(dòng)現(xiàn)象。本文的工作為改善含復(fù)合材料構(gòu)件機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)、主動(dòng)控制和優(yōu)化此類機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)特性、預(yù)防非線性振動(dòng)對(duì)機(jī)構(gòu)造成危害、保證機(jī)構(gòu)的穩(wěn)定運(yùn)行，提供