完善和含損傷復(fù)合材料層合板及智能結(jié)構(gòu)的動力穩(wěn)定性.pdf

1、本學(xué)位論文研究了在縱向周期動載荷作用下完善和含損傷復(fù)合材料層合板和壓電復(fù)合材料層合板結(jié)構(gòu)的非線性動力穩(wěn)定性問題。其主要研究工作內(nèi)容如下： (1)完善復(fù)合材料層合板的非線性動力穩(wěn)定性 基于Reddy提出的層合板高階剪切變形簡化理論對復(fù)合材料層合板的非線性動力穩(wěn)定性問題進(jìn)行了研究。推導(dǎo)了考慮幾何非線性、非線性慣性和阻尼效應(yīng)的Mathieu方程，并給出了該方程解的解析表達(dá)式。在此基礎(chǔ)上，研究了參數(shù)振動解的穩(wěn)定性；通過典型數(shù)例討

2、論了各種非線性因素對動力不穩(wěn)定區(qū)域和參數(shù)振動振幅的影響，以及縱向拉伸剛度與橫向彎曲剛度比值和阻尼對牽引的影響。 (2)含分層損傷復(fù)合材料層合板的非線性動力穩(wěn)定性 建立了含分層損傷復(fù)合材料層合板分析的分層模型，推導(dǎo)了考慮幾何非線性和阻尼效應(yīng)的Mathieu方程，給出了該方程解的解析表達(dá)式。在此基礎(chǔ)上，研究了參數(shù)振動解的穩(wěn)定性；通過典型數(shù)例分別研究了分層損傷對層合板固有頻率、屈曲臨界力以及動力穩(wěn)定區(qū)域的影響：保守與非保守體系

3、的外載荷激勵頻率對層合板第一參數(shù)振動的振幅的影響，以及線性、非線性阻尼對非保守體系的最大牽引深度的影響。由算例結(jié)果分析可知：復(fù)合材料層合板隨著其分層損傷面積的擴(kuò)大，其動力穩(wěn)定區(qū)域逐漸向頻率小的方向移動，并且其面積也隨之不斷減小，性能逐漸減弱；尤其是當(dāng)損傷接近層合板的中面時，分層損傷將對其動力穩(wěn)定性能的影響為最大。 (3)含分層損傷智能結(jié)構(gòu)非線性動力穩(wěn)定性 建立了含分層損傷智能結(jié)構(gòu)分析的分層模型，推導(dǎo)了考慮幾何非線性、阻尼

4、效應(yīng)和縱向慣性力的Mathieu方程，給出了在結(jié)構(gòu)產(chǎn)生損傷后，通過改變驅(qū)動元件的狀態(tài)對結(jié)構(gòu)施行主動控制的方程解的解析表達(dá)式；在此基礎(chǔ)上，研究了分層損傷以及反饋控制力對智能結(jié)構(gòu)動力不穩(wěn)定區(qū)域、縱向、橫向共振頻率和最大“牽引”深度的影響；由算例結(jié)果分析可知：復(fù)合材料層合板隨著分層損傷面積的擴(kuò)大，其動力穩(wěn)定性能將逐漸減弱；其中當(dāng)分層損傷較小時，反饋控制力對智能結(jié)構(gòu)幾乎沒有影響，而當(dāng)分層損傷較大時，反饋控制力將有效地減少了動力不穩(wěn)定區(qū)域重合的面