功能梯度梁板結構的力學行為分析.pdf

1、功能梯度材料（Functionally Graded Materials，以下簡稱FGM）是指構成材料的要素（組成、結構）沿某一方向由一側向另一側呈連續(xù)梯度變化，從而使材料性質(zhì)和功能也呈梯度變化的一種新型非均勻復合材料。FGM以其在空間位置上呈連續(xù)變化的組分體積含量，而使得結構的性質(zhì)在空間位置上也呈連續(xù)變化，從而消除了材料性能的突變，可以較好的避免或降低應力集中現(xiàn)象。FGM能夠充分發(fā)揮陶瓷耐高溫、抗腐蝕和金屬強度高、韌性好的特點，還能很

2、好地解決金屬和陶瓷強行匹配而引起的粘結強度低熱膨脹系數(shù)不協(xié)調(diào)等問題。熱障功能梯度材料在高溫環(huán)境下呈現(xiàn)出優(yōu)良的性能，被認為是可用于未來高速航天器、核工業(yè)以及化學工業(yè)等領域的一種潛在材料。因此，F(xiàn)GM結構的力學行為研究，已經(jīng)引起了眾多研究者的興趣。 本文研究了FGM梁和圓板的線性和非線性彎曲，以及FGM梁的屈曲等問題。 （一）功能梯度材料梁的彎曲問題。首先，基于經(jīng)典梁理論、Reddy三階剪切變形梁理論建立了FGM梁的運動方程

3、，這些運動方程可以退化為彎曲問題，而三階理論下的方程又可以退化為一階理論下的基本方程。然后，利用微分求積法分別研究在三種理論下的均勻材料梁和FGM梁的線性彎曲問題，利用所得的數(shù)值結果考察了材料的梯度性質(zhì)、長細比等因素對梁彎曲的影響，比較了各種理論下相應數(shù)值結果的差異。最后，建立了FGM的非線性彎曲方程，并利用微分求積法對非線性彎曲問題進行了數(shù)值求解。 （二）功能梯度夾層圓板的彎曲問題。首先，基于一階剪切變形板理論推導出FGM夾層