含粘弹性层纤维增强层合板的热屈曲及阻尼特性分析

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纤维增强层合板因其优良的力学性能,广泛应用于航空航天、潜艇、桥梁以及建筑等领域。实际应用中其经常遭受恶劣环境及复杂载荷作用,比如航空飞行器在太空受到太阳辐射加热,温度发生显著变化,产生的热膨胀以及边界约束使结构内部产生热应力,从而可能造成热屈曲。同时考虑到粘弹性性质对粘弹性层合板的屈曲和振动行为有显著影响。基于此,本文对含粘弹性层纤维增强层合板进行了热屈曲及阻尼特性分析。对不考虑材料性质随温度变化的含粘弹性层纤维增强层合板,采用经典冯·卡门平板理论和哈密顿原理建立结构的运动方程。略去与时间导数有关的项,得到结构热屈曲的控制方程。令刚度矩阵的行列式为零,可得结构的临界热屈曲温度。通过求解本征值问题,可得结构固有频率和阻尼比。计算了结构临界热屈曲温度、固有频率和阻尼比随粘弹性层厚度、铺设方式、长宽比以及边界条件的变化。重点研究了非均匀温度分布对结构临界热屈曲温度、固有频率和阻尼比的影响。大多数复合材料的力学和热物理性能对温度变化比较敏感。在考虑材料性质随温度变化情况下对含粘弹性层纤维增强层合板进行了分析研究。结构的运动方程仍由经典冯·卡门平板理论和哈密顿原理推导得出。略去与时间导数有关的项后得到的结构热屈曲控制方程是一个关于瞬时温度T的非线性方程,使用迭代法求解。具体分析了粘弹性层厚度、铺设方式、长宽比、边界条件以及温度分布等对层合板的临界热屈曲温度、固有频率以及阻尼比的影响。并与不考虑材料性质随温度变化时的结果进行了对比。
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