【摘 要】
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梁结构广泛应用于各个工程领域,石墨烯作为优异的复合材料增强相添加到基体材料中能有效提高力学和电学性能,尤其在航空航天工程领域中梁结构需要满足更高的性能要求,因此研究石墨烯增强复合材料梁结构的振动行为,对设计先进复合材料梁结构具有十分重要的意义。本文对石墨烯增强复合材料梁结构振动频率及屈曲问题开展了研究工作,主要工作如下:（1）在泡沫和石墨烯均有三种分布模式下,利用复合材料混合律模型和哈尔平-蔡模型
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梁结构广泛应用于各个工程领域,石墨烯作为优异的复合材料增强相添加到基体材料中能有效提高力学和电学性能,尤其在航空航天工程领域中梁结构需要满足更高的性能要求,因此研究石墨烯增强复合材料梁结构的振动行为,对设计先进复合材料梁结构具有十分重要的意义。本文对石墨烯增强复合材料梁结构振动频率及屈曲问题开展了研究工作,主要工作如下:（1）在泡沫和石墨烯均有三种分布模式下,利用复合材料混合律模型和哈尔平-蔡模型计算出石墨烯增强复合材料Timoshenko梁的杨氏模量、质量密度和泊松比函数。（2）石墨烯纳米片（GPL）作为增强相均匀随机取向分布在基体材料时,利用瑞利-里兹法对梁进行线性自由振动和线弹性屈曲分析。分析可得加入少量的GPL就可以有效提升GPL增强复合材料梁的基频和临界屈曲载荷;GPL分布模式为G-A,泡沫分布模式为Porosity-I时,对梁基频和临界屈曲载荷的提升效果最明显;GPL几何尺寸对梁的基频和临界屈曲载荷提升效果局限性较大;梁基频和临界屈曲载荷随泡沫的孔隙率系数增大而减小。（3）三维石墨烯泡沫（3D-Gr F）作为增强相均匀定向分布在基体材料时,利用瑞利-里兹法和直接迭代法对梁进行非线性自由振动分析。分析可得3D-Gr F分布模式为G-A时梁具有最大的结构刚度、最高的非线性频率和最低的非线性/线性频率比,G-B时梁具有最小的结构刚度、最低的非线性频率和最高的非线性/线性频率比;随着泡沫系数的增加,3D-Gr F分布模式为G-A时梁的非线性/线性频率比不断减小,G-B时不断增加,G-C时不变。
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