含復合材料構件的機構非線性動力學研究.pdf

1、激烈的市場競爭促使現(xiàn)代機械向高速化、高效化和輕量化的方向發(fā)展，這使得比強度高、質量輕的復合材料成為現(xiàn)代制造業(yè)的新寵。為此，研究新型復合材料在機械中的應用便成為當今機械學的一個重要內容。 目前對于含復合材料構件機構的動力學研究多限于構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構諸多動態(tài)行為的圓滿解釋。例如當機構處于載荷較大、速度較高的運行狀態(tài)時，構件容易產(chǎn)生較大的幾何變形而導致機構幾何非線性行為的

2、加劇。此時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，復合材料的內部結構較為復雜，對于復合材料內部參數(shù)與機構的宏觀動力學特性之間的內在聯(lián)系，人們還了解不多，有待于進一步研究。這些因素成為限制復合材料應用和進一步推廣的瓶頸。開展含復合材料構件機構非線性動力學的深入研究工作十分必要。 本文考慮幾何非線性因素影響，建立起含纖維增強復合材料構件機構的非線性有限元動態(tài)方程；并將多尺度法與求解時變非線性振動方程的

3、數(shù)值迭代法相結合使用，導出機構在非共振、內共振、主共振以及多重共振條件下動態(tài)方程的解析解，并結合具體算例編程計算得出數(shù)值解；還在不同參數(shù)下對機構的固有頻率進行計算和分析，探求復合材料內部參數(shù)與機構宏觀動力學特性間的內在聯(lián)系；最后以含纖維增強復合材料的平面連桿機構為例進行實驗研究，分析驗證機構的非線性振動現(xiàn)象。本文的工作為改善含復合材料構件機構的設計、主動控制和優(yōu)化此類機構的動態(tài)特性、預防非線性振動對機構造成危害、保證機構的穩(wěn)定運行，提供