熱沖擊下功能梯度圓板和環(huán)板的動力屈曲及后屈曲.pdf

1、功能梯度材料作為一種新型的可設(shè)計性非均勻復(fù)合材料已被廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代科技和工業(yè)領(lǐng)域，其結(jié)構(gòu)常服役于機(jī)械沖擊或高溫?zé)釠_擊等超常工作環(huán)境中。熱沖擊過程中，由于溫度的急劇變化，結(jié)構(gòu)內(nèi)部產(chǎn)生沖擊熱應(yīng)力，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的快速變形甚至動態(tài)失穩(wěn)。本論文研究功能梯度材料圓板和環(huán)板結(jié)構(gòu)在熱沖擊下的動力穩(wěn)定性問題,主要內(nèi)容如下：
　　基于von Kármán幾何非線性板理論，運(yùn)用Hamilton原理推導(dǎo)獲得了周邊固支功能梯度圓板和內(nèi)外固支功能梯度環(huán)板熱沖擊問

2、題的物理模型，其中假設(shè)功能梯度材料的物理性能參數(shù)沿厚度方向按照冪函數(shù)形式連續(xù)變化，圓板和環(huán)板的下表面受均勻熱沖擊載荷作用。首先考慮一維熱傳導(dǎo)問題，基于 Fourier熱傳導(dǎo)定律，采用Laplace變換方法和微分方程冪級數(shù)解法相結(jié)合求解，得到了熱沖擊作用下的功能梯度圓板和環(huán)板內(nèi)部的動態(tài)溫度場。其次對圓板和環(huán)板的軸對稱大變形的非線性動力學(xué)控制方程使用冪級數(shù)展開與 Runge-Kutta法相結(jié)合數(shù)值求解，得到了動態(tài)撓度響應(yīng)。然后運(yùn)用小擾動法求

3、解控制方程，得到了功能梯度圓板和環(huán)板的臨界升溫載荷。同時分析和討論了結(jié)構(gòu)的動態(tài)響應(yīng)特性及屈曲臨界升溫的主要影響因素。
　　研究結(jié)果表明：熱沖擊載荷參數(shù)、材料的梯度參數(shù)、圓板和環(huán)板的形狀參數(shù)等對板的動力響應(yīng)均有較大影響。熱沖擊下功能梯度圓板和環(huán)板的撓度響應(yīng)處于相同結(jié)構(gòu)的陶瓷和金屬材料均質(zhì)板的響應(yīng)之間，且隨組份材料的體積分?jǐn)?shù)指數(shù)的增大而增大。同時，隨著體積分?jǐn)?shù)指數(shù)的增大，動力失穩(wěn)的時間提前；屈曲臨界升溫單調(diào)減?。怀惺軣釠_擊的能力降低。