文档介绍：兰州理工大学
硕士学位论文
FGM夹层圆柱壳的弹性稳定性及自由振动
姓名:王爽
申请学位级别:硕士
专业:工程力学
指导教师:李世荣
20090601
摘要圆柱壳的弹性稳定性及振动是结构力学理论研究和工程应用关注的重要问题。本文基于薄壳理论,采用半解析方法,研究了夹层功能梯度圆柱壳在端部扭转载荷作用下的弹性稳定性以及在径向均布压力作用下的稳定性和自由振动。在第一部分,采用半解析方法研究了两端简支的功能梯度夹层圆柱壳在端部扭转载荷作用下的弹性稳定性。考虑圆柱壳的内外表层为均匀材料,中间层为材料性质沿厚度方向连续变化的功能梯度材料,并且在界面处的材料性质保持连续。首先,基于薄壳理论,建立了位移形式的结构静态屈曲控制方程。根据边界条件将位移表示为三角级数形式,获得了近似的线性代数特征值问题。最终通过数值方法求得了表征结构失稳特征的临界屈曲载荷。结果表明,屈曲载在第二部分,基于砺郏芯苛肆蕉思蛑У墓δ芴荻炔牧系募胁阍仓壳在径向均布压力作用下的自由振动问题。采用数值方法求得了不同材料性质变化规律下圆柱壳的固有频率的数值解。绘出了不同材料性质梯度变化指数值对应几何参数和物理参数对临界载荷和固有频率的影响。特别分析了径向压力对振动频率的影响。结果表明,在压力不超过临界压力时,固有频率随着压力值的增加而单调下降。本文的研究结果对功能梯度复合材料圆柱壳的稳定性和振动力学行为的进一关键词:功能梯度材料,夹层圆柱壳,弹性稳定性,临界屈曲载荷,固有频率,半解析法,屈曲,自由振动然后,荷随半径与厚度比的增加而减小,随功能梯度中间层的杨氏模量的平均值的增加而增加。的临界载荷和固有频率分别随长/径比、径/厚比变化的特性关系曲线。详细讨论了步认识具有理论意义,对新型材料结构的工程设计具有参考价值。夹层圆柱壳的弹性稳定性及自由振动Ⅱ
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跏戤:细醐:日期:习年侣奕玻作者签名:哲良孪θ兰州理工大学学位论文原创性声明学位论文版权使用授权书本人郑重声明:所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名:本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。本人授权兰州理工大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于⒈C芸冢年解密后适用本授权书。⒉槐C芡拧朐谝陨舷嘤Ψ娇蚰诖颉啊獭日期:‘月’抽日
第绪论圆柱壳稳定性研究概况圆柱壳被广泛应用诸如火箭、导弹、鱼雷、飞机、潜艇以及海洋平台的工程中。它的静力和动力性能研究具有重要的理论意义和实际应用价值,因此一直得到众多学者的关注。本章对圆柱壳的弹性稳定性研究和自由振动响应等方面的研究工作进行简要回顾和评述,最后对本文的主要研究工作做一个介绍。在过去的多年里,诸多学者着力于圆柱壳的稳定、破坏和后屈曲研究。稳定性问题是板壳结构设计中的一个突出问题。板壳稳定性理论可以分成经典线性理论和非线性稳定理论。稳定性问题本质是属于非线性的,经典线性理论是数学上线性化的近似理论。由经典线性壳体理论得到的临界载荷预测值和实验结果往往不一致,尤其是对圆柱壳受到轴向压力和球壳受到均匀外压力的情况,通常实验值仅相当线性理论临界值的.。如果仅仅用线性稳定理论计算,常常会对结构的承载能力做出过高的估计,甚至导致灾难性的后果。近代航空航天技术、海洋工程以及建筑工程的发展推动了板壳稳定性理论的发展和应用。早期的研究典分析方法得到的结果之间的差异。和钱学森【以及】等人的研究成果。慷杂谠仓窍咝岳砺酆褪笛椴灰恢碌奈侍飧龅慕馐褪牵挥孟咝岳砺计算分叉点的临界载荷是不够的,还必须使用非线性的有限挠度理论计算屈曲后的状态,他在但是对于实际波形采用了过于简化的表达式,所得结果并不令人满意。和钱学森【勘采用大挠度的方程和更能代表实际屈曲波形的挠度函数,。曲线中最有意义的是在达到临界载荷#院螅A吮3制胶馑枰5闹嵯蛟睾杉本缦陆怠6杂谝丫邢薇湫蔚平衡状态,它可以在大大低于临界载荷的情况下保持平衡。他们以此来说明临界载荷和实验结果的巨大分歧,并从试验机的振动说明可以触发跳变现象。他们的工作奠定了用非线性理论解决轴向压缩圆柱壳屈曲后问题的基础。年】对于轴向压缩圆柱壳的失稳研究进行了评述,作者在非线性方程和挠度函数