含呼吸裂紋功能梯度材料梁振動的研究.pdf

1、功能梯度材料是一種可通過改變組分體積分數(shù)來實現(xiàn)特定功能的非線性材料，由于其性能的可設(shè)計性，被廣泛應(yīng)用于各個工業(yè)領(lǐng)域。呼吸裂紋是指含裂紋結(jié)構(gòu)在振動過程，裂紋平面“張開-閉合”周期性交替變化的非線性過程，相對于張開裂紋，呼吸裂紋更符合工程實際。
　　本文以非線性的呼吸裂紋模型，通過定量計算分析了含裂紋非均勻梯度材料梁的非線性振動問題。在靜態(tài)部分，使用8節(jié)點等參數(shù)單元建立了含裂紋梯度材料結(jié)構(gòu)的有限元模型，并在裂紋尖端采用退化單元模擬應(yīng)力

2、場奇異性，通過編寫基于有限元法的C++程序，得到其應(yīng)力強度因子的值，并擬合出計算公式;在模態(tài)部分，采用局部柔度法，根據(jù)擬合得到的應(yīng)力強度因子計算公式，確定了以分段函數(shù)表示的含裂紋梯度材料梁的模態(tài)函數(shù)，并進一步分析了系統(tǒng)的振動特性;在振動部分，綜合考慮梯度材料的非線性及呼吸裂紋的非線性，基于Lagrang方程及模態(tài)疊加法，計算得出了含梯度材料梁的非線性振動時域響應(yīng)，通過FFT得到頻域響應(yīng)，并在此基礎(chǔ)上分別分析討論了系統(tǒng)振動響應(yīng)關(guān)于材料不同