文档介绍：兰州理工大学
硕士学位论文
贴压电层的功能梯度层合梁的振动与稳定性分析
姓名:苏厚德
申请学位级别:硕士
专业:工程力学
指导教师:李世荣;宋曦
20080501
摘要多载荷作用下单层或多层智能材料结构元件的静动态力学行为已成为固体力学研究的热点内容,同时也是结构智能控制的关键性问题之一。本论文讨论和分析了压电一功能梯度材料单层及层合梁结构的静动态力学行为。主要研究了贴压电层的功能梯度梁的过屈曲行为和过屈曲构型附近的自由振动,包括以下三个方面的内容:诰房悸侵嵯呱斐せ∩希⒘斯δ芴荻菶梁在热过屈曲构型附近小振幅线性自由振动的控制方程。采用打靶法同时求解热过屈曲和振动问题的控制方程,得到了随温度载荷变化的热过屈曲平衡路径以及前几阶固有频率的数值解。分析和讨论了梁的材料梯度参数、温度场分布参数等对过屈曲变形和振动响应的影响。诰稵砺郏⒘搜沟缫还δ芴荻萒愫狭涸谌纫坏缫机载荷作用下的几何非线性控制方程。打靶法数值求解了相应的强非线性边值问题,获得了在均匀电场和横向非均匀升温场内两端固定梁的静态非线性屈曲和过屈曲数值解。绘出了梁的变形随热载荷、逆压电效应及材料梯度参数变化的特性曲线。结果表明,通过施加电压在压电层产生拉应力可以有效地提高梁的热屈曲临界载荷,延缓热过屈曲发生。糠治隽松舷卤砻嬲程沟绮愕腇层合梁,在横向非均匀升温以及对压电层施加驱动电压载荷下的几何非线性大变形以及大变形构形附近的小振幅自由振动。对于屈曲前的微幅振动,『头蔷壬温作用下线性振动的解析解。对于过屈曲梁振动问题,采用打靶法数值求解了两端固支梁的非线性边界值问题,给出了与热、,详细分析和讨论逆压电效应、热载荷和材料梯度性质对变形和振动特性的影响。关键词:功能梯度材料;逆压电效应;层合梁;非均匀升温;热过屈曲;自由振动;梁;打靶法
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多彤、劳彬磐日期:滞年乡月/日期:所绛/月,。日兰州理工大学学位论文原创性声明和使用授权说明原创性声明学位论文版权使用授权书日期:蚕孑年石月‘·日研究成果。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。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》,并通过网络向社会公众提供信息服务。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集体已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,即:学校有权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。同时授权中国科学技术信息研究所将本学位论文收录到《中国学位论文全文数据导师签名:
,各种具有特殊功能的新型材料随之诞生并很快得到广泛应用。例如,压电材料、形状记忆合金、磁致伸缩材料、功能梯度材料等智能和功能材料结构辜被广泛应用于航空航天、机械电子工程、能源、通讯、土木工程等许多工程领域【稹R虼耍死喙辜诟丛釉睾例如:电载荷、热载荷、机械载荷等饔孟铝ρ形5难芯恳殉晌O执峁沽ρа芯康娜鹊阄侍狻V悄懿料组成的层合结构以其良好的力学特性和可设计性,受到材料科学工作者和力学工作者的关注【俊@纾魑Q沟缋嘀悄芙峁沟闹魈逯唬沟绮愫辖峁埂在智能结构中更多的被用作传感元件和驱动元件。由于使压电材料发生较大位移时的驱动电压会很高,因此在实际应用中,为提高压电致动元件的效率,压电陶瓷作致动器或传感器时,通常采用多层交叠的内电极配置通过对每一层施加相对小的电压,【最早报道了一种多层共烧致动器中的断裂破坏现象,越来越多的学者开始研究由压电材料、功能梯度材料组成的层合梁板结构属于一种新型的智能结构,同时具有单一材料无法比拟的综合优越性能。因此,研究此类结构在热、电、机载荷作用下的屈曲、振动等力学行为具有重要的理论和工程应用参考价值。本论文将针对一类压电智能结构的主体一压电层合梁结构进行详细的分析和讨论。早在年法国的居里兄弟发现了在口石英晶体的特定方向上施加压力或拉力,晶体的一些对应的表面上分别出现正负束缚电荷,其电荷密度与施力的大小成比例,这就是正压电效应。当压电晶体在外力作用下发生变