濕熱條件下具脫層壓電圓柱殼非線性靜動力學(xué)研究.pdf

1、壓電材料具有正、逆壓電效應(yīng)，而且還具有比重小、頻響范圍寬、成本低、應(yīng)用方便等優(yōu)點，已經(jīng)廣泛應(yīng)用在航空航天、土木工程、體育、醫(yī)藥和日常用品等領(lǐng)域。但是作為一種新型材料，由于加工工藝水平存在缺陷，結(jié)構(gòu)容易產(chǎn)生脫層損傷。另外，壓電智能結(jié)構(gòu)通常所處環(huán)境比較惡劣，考慮到溫度和濕度的增加會引起嚴重的濕熱殘余應(yīng)變和殘余應(yīng)力，造成壓電脫層結(jié)構(gòu)的剛度和強度進一步降低。本論文以含環(huán)向貫穿脫層壓電圓柱殼為研究對象，研究脫層壓電圓柱殼的屈曲、動力響應(yīng)和動力穩(wěn)定

2、性的問題。
　　利用瑞利—里茲法，推導(dǎo)出含脫層的壓電圓柱殼屈曲本征值方程。首先，假定一種適合于脫層圓柱殼的位移模式，本文采用Heaviside單位階躍函數(shù)，進行內(nèi)力分析，推導(dǎo)出結(jié)構(gòu)的總能量方程?；诠茴D變分原理，采用瑞利—里茲法，得到系統(tǒng)在軸向載荷作用下的靜力屈曲控制方程。最后，通過算例討論壓電圓柱殼在軸向靜載荷作用下，脫層參數(shù)、幾何參數(shù)以及溫度濕度和壓電材料等因素對脫層壓電圓柱殼屈曲載荷的影響。
　　基于非線性彈性殼理論

3、和壓電原理，考慮濕熱效應(yīng)以及壓電效應(yīng)，建立含對稱脫層的壓電圓柱殼運動控制方程。為避免脫層區(qū)域上下貫穿，引入脫層間接觸力對方程進行修正。采用有限差分法和Newton-Newmark方法對非線性微分控制方程和定解條件中偏導(dǎo)數(shù)進行離散，然后通過迭代法進行求解。算例中，討論了脫層參數(shù)、濕熱效應(yīng)、壓電效應(yīng)、外載荷以及脫層間接觸力對含軸對稱脫層的壓電圓柱殼的非線性動力響應(yīng)的影響。
　　同樣采用瑞利—里茲法，考慮壓電效應(yīng)等因素對脫層圓柱殼動力穩(wěn)