貼壓電層的功能梯度層合梁的振動(dòng)與穩(wěn)定性分析.pdf

1、多載荷作用下單層或多層智能材料結(jié)構(gòu)元件的靜動(dòng)態(tài)力學(xué)行為已成為固體力學(xué)研究的熱點(diǎn)內(nèi)容，同時(shí)也是結(jié)構(gòu)智能控制的關(guān)鍵性問題之一。本論文討論和分析了壓電-功能梯度材料單層及層合梁結(jié)構(gòu)的靜動(dòng)態(tài)力學(xué)行為。主要研究了貼壓電層的功能梯度梁的過屈曲行為和過屈曲構(gòu)型附近的自由振動(dòng)，包括以下三個(gè)方面的內(nèi)容： 1.在精確考慮軸線伸長(zhǎng)基礎(chǔ)上，建立了功能梯度Euler梁在熱過屈曲構(gòu)型附近小振幅線性自由振動(dòng)的控制方程。采用打靶法同時(shí)求解熱過屈曲和振動(dòng)問題的控

2、制方程，得到了隨溫度載荷變化的熱過屈曲平衡路徑以及前幾階固有頻率的數(shù)值解。分析和討論了梁的材料梯度參數(shù)、溫度場(chǎng)分布參數(shù)等對(duì)過屈曲變形和振動(dòng)響應(yīng)的影響。 2.基于精確Timoshenko理論，建立了壓電-功能梯度Timoshenko層合梁在熱-電-機(jī)載荷作用下的幾何非線性控制方程。打靶法數(shù)值求解了相應(yīng)的強(qiáng)非線性邊值問題，獲得了在均勻電場(chǎng)和橫向非均勻升溫場(chǎng)內(nèi)兩端固定Timosherlko梁的靜態(tài)非線性屈曲和過屈曲數(shù)值解。繪出了梁的變

3、形隨熱載荷、逆壓電效應(yīng)及材料梯度參數(shù)變化的特性曲線。結(jié)果表明，通過施加電壓在壓電層產(chǎn)生拉應(yīng)力可以有效地提高梁的熱屈曲臨界載荷，延緩熱過屈曲發(fā)生。 3.定量分析了上下表面粘貼壓電層的FGM層合梁，在橫向非均勻升溫以及對(duì)壓電層施加驅(qū)動(dòng)電壓載荷下的幾何非線性大變形以及大變形構(gòu)形附近的小振幅自由振動(dòng)。對(duì)于屈曲前的微幅振動(dòng)，得到了兩端固定和簡(jiǎn)支壓電-FGM層合梁在橫向均勻電場(chǎng)和非均勻升溫作用下線性振動(dòng)的解析解。對(duì)于過屈曲梁振動(dòng)問題，采用打