復(fù)合材料層合板的非線性動(dòng)力學(xué)研究.pdf

1、復(fù)合材料層合板具有輕質(zhì)，高的比強(qiáng)度以及良好的可設(shè)計(jì)性等優(yōu)點(diǎn)，越來(lái)越廣泛地應(yīng)用于航空航天等工程領(lǐng)域中。就纖維增強(qiáng)復(fù)合材料層合板而言，橫向剪切模量與面內(nèi)彈性模量之比比較小，但計(jì)及橫向剪切效應(yīng)的影響對(duì)復(fù)合材料層合板的非線性動(dòng)力學(xué)分析具有重要的意義。由于材料的各項(xiàng)異性及剪切變形等因素的影響，使得在大變形條件下復(fù)合材料層合板的非線性動(dòng)力學(xué)分析變得較為復(fù)雜，只有少量文獻(xiàn)討論了計(jì)及橫向剪切效應(yīng)的復(fù)合材料層合板的幾何非線性問題?？紤]高階橫向剪切效應(yīng)后，

2、對(duì)大變形復(fù)合材料層合板非線性動(dòng)力學(xué)行為的研究不僅具有重要的理論意義，而且能夠?qū)?shí)際工程問題中復(fù)合材料層合板的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與振動(dòng)控制提供重要的理論指導(dǎo)。 本課題主要研究了纖維增強(qiáng)復(fù)合材料層合板的非線性動(dòng)力學(xué)問題。本文以飛機(jī)機(jī)翼的顫振為實(shí)際工程背景，考慮高階橫向剪切效應(yīng)和幾何大變形，建立了四邊簡(jiǎn)支復(fù)合材料層合板在受到面內(nèi)激勵(lì)和橫向外激勵(lì)聯(lián)合作用下的動(dòng)力學(xué)方程，利用多尺度方法和數(shù)值方法分析了纖維增強(qiáng)復(fù)合材料層合薄板的非線性動(dòng)力學(xué)特性。論

3、文的研究?jī)?nèi)容和創(chuàng)新點(diǎn)有以下幾個(gè)方面。 第一部分，首次建立了復(fù)合材料層合板結(jié)構(gòu)在面內(nèi)載荷和橫向外載荷聯(lián)合作用下的非線性動(dòng)力學(xué)控制方程?；赗eddy的高階剪切變形理論和von Karman的大變形理論，考慮了運(yùn)動(dòng)中線性阻尼的影響，利用Hamilton原理建立了復(fù)合材料層合板的非線性動(dòng)力學(xué)方程。 第二部分，研究了二自由度復(fù)合材料層合板的非線性動(dòng)力學(xué)特性。首先利用Galerkin方法對(duì)復(fù)合材料層合板運(yùn)動(dòng)方程進(jìn)行二階模態(tài)截?cái)?/p>

4、，得到二自由度非線性動(dòng)力學(xué)方程。考慮基本參數(shù)共振和1:1內(nèi)共振情況，利用多尺度方法對(duì)復(fù)合材料層合板的非線性動(dòng)力學(xué)方程進(jìn)行攝動(dòng)分析，得到4維直角坐標(biāo)形式的平均方程。在平均方程的基礎(chǔ)上，利用數(shù)值方法分析了外激勵(lì)對(duì)復(fù)合材料層合板振動(dòng)形式的影響。數(shù)值結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在復(fù)合材料層合板的平均方程中存在著1倍周期運(yùn)動(dòng)、多倍周期運(yùn)動(dòng)、概周期解運(yùn)動(dòng)及混沌運(yùn)動(dòng)。 第三部分，研究了三自由度復(fù)合材料層合板的非線性動(dòng)力學(xué)特性。考慮復(fù)合材料層合板的1:3:3內(nèi)