非對稱鋪設SMA層的復合材料梁在熱荷載作用下的力學行為.pdf

1、本文采用理論分析和數(shù)值計算相結合的方法，研究了非對稱鋪設形狀記憶合金（SMA）層的復合材料梁的熱彎曲、熱過屈曲以及屈曲前后在構形附近的小振幅自由振動問題。主要討論了在主動應變能調節(jié)方式（ASET）下如何實現(xiàn)對梁的彎曲、屈曲變形控制和屈曲前后的振動控制。主要內容包括如下： 首先介紹了SMA的物理特性、相變過程和本構模型，并基于形狀記憶合金B(yǎng)rinson—維熱力學本構模型，推導并給出了SMA受限回復時恢復應力的線性化表達式。

2、 其次，基于形狀記憶合金的Brinson本構關系和軸線可伸長梁的精確幾何非線性理論，建立了非對稱鋪設形狀記憶合金層的復合材料梁在熱荷載作用下的變形、屈曲和線性振動問題的控制方程。 第三，應用打靶法對變形方程進行了數(shù)值求解，分別獲得了均勻加熱情況下SMA復合材料梁在兩端不可移簡支、兩端固支、一端簡支一端固支三種不同邊界條件下的熱變形響應，給出了相應的平衡路徑和平衡構形。結果表明，對于兩端簡支和一端簡支一端固支邊界條件梁，由于梁的橫

3、向非均勻性，使得梁在加熱開始就存在拉—彎耦合，會發(fā)生由熱彎曲引起的變形。觀察平衡路徑的曲線，可以發(fā)現(xiàn)其過程分為三段，分別對應著SMA相變開始前，相變過程中和相變結束后三個階段。對于兩端固支的梁其平衡路徑及屈曲構形與均勻嵌入SMA纖維的梁，表現(xiàn)出近似的力學行為。 最后，應用打靶法對振動方程進行了數(shù)值求解，分別獲得了兩端固支和兩端不可移簡支邊界條件下梁的自由振動的頻率隨溫度的變化曲線。結果表明，對于兩端固支邊界條件，增加SMA層的厚