濕熱條件下具脫層壓電圓柱殼非線性靜動(dòng)力學(xué)研究.pdf

1、壓電材料具有正、逆壓電效應(yīng)，而且還具有比重小、頻響范圍寬、成本低、應(yīng)用方便等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)廣泛應(yīng)用在航空航天、土木工程、體育、醫(yī)藥和日常用品等領(lǐng)域。但是作為一種新型材料，由于加工工藝水平存在缺陷，結(jié)構(gòu)容易產(chǎn)生脫層損傷。另外，壓電智能結(jié)構(gòu)通常所處環(huán)境比較惡劣，考慮到溫度和濕度的增加會(huì)引起嚴(yán)重的濕熱殘余應(yīng)變和殘余應(yīng)力，造成壓電脫層結(jié)構(gòu)的剛度和強(qiáng)度進(jìn)一步降低。本論文以含環(huán)向貫穿脫層壓電圓柱殼為研究對(duì)象，研究脫層壓電圓柱殼的屈曲、動(dòng)力響應(yīng)和動(dòng)力穩(wěn)定

2、性的問(wèn)題。
　　利用瑞利—里茲法，推導(dǎo)出含脫層的壓電圓柱殼屈曲本征值方程。首先，假定一種適合于脫層圓柱殼的位移模式，本文采用Heaviside單位階躍函數(shù)，進(jìn)行內(nèi)力分析，推導(dǎo)出結(jié)構(gòu)的總能量方程?；诠茴D變分原理，采用瑞利—里茲法，得到系統(tǒng)在軸向載荷作用下的靜力屈曲控制方程。最后，通過(guò)算例討論壓電圓柱殼在軸向靜載荷作用下，脫層參數(shù)、幾何參數(shù)以及溫度濕度和壓電材料等因素對(duì)脫層壓電圓柱殼屈曲載荷的影響。
　　基于非線性彈性殼理論

3、和壓電原理，考慮濕熱效應(yīng)以及壓電效應(yīng)，建立含對(duì)稱脫層的壓電圓柱殼運(yùn)動(dòng)控制方程。為避免脫層區(qū)域上下貫穿，引入脫層間接觸力對(duì)方程進(jìn)行修正。采用有限差分法和Newton-Newmark方法對(duì)非線性微分控制方程和定解條件中偏導(dǎo)數(shù)進(jìn)行離散，然后通過(guò)迭代法進(jìn)行求解。算例中，討論了脫層參數(shù)、濕熱效應(yīng)、壓電效應(yīng)、外載荷以及脫層間接觸力對(duì)含軸對(duì)稱脫層的壓電圓柱殼的非線性動(dòng)力響應(yīng)的影響。
　　同樣采用瑞利—里茲法，考慮壓電效應(yīng)等因素對(duì)脫層圓柱殼動(dòng)力穩(wěn)