薄壁圆柱壳结构的应用已经从最初的航空航天领域逐步扩展到其他工程领域,例如土木工程、机械制造工程和生物医学工程等。圆柱壳的自由振动和强迫振动不仅会影响其系统运行时的工作性能,也会影响到壳体结构本身的强度和使用年限。功能梯度材料是从1984年以来随着航空工业的不断发展和对材料要求的日益提高应运而生的一种新型材料,其整体有良好的热应力缓和特性与可设计性能。因此,本文对圆柱壳的自由振动、匀速轴向运动和变速轴向运动功能梯度圆柱壳的动力学特性进行研究,主要工作如下:(1)对两端固支和一端固支一端自由边界的功能梯度圆柱壳自由振动问题进行研究。选取具有沿壁厚幂函数分布的功能梯度材料,利用瑞利-里兹法,选取位移分量为容许函数和广义坐标向量的乘积,给出了功能梯度圆柱壳的动能和应变能,写出拉格朗日函数并代入拉格朗日方程,推导出了功能梯度圆柱壳的齐次代数方程。主要结论:在两种边界条件下,固有频率随厚径比的增加都在增大;随着长径比的增加,其频率逐渐减小;在体积分数大于4之后,环向波数对固有频率的影响几乎为零。(2)研究两端简支、两端固支和一端固支一端自由三种边界下匀速轴向运动功能梯度圆柱壳的动力学问题。在自由振动的基础上,增加了匀速轴向运动速度,给出其动能和应变能,代入拉格朗日方程得到匀速轴向运动功能梯度圆柱壳的运动微分方程。分析了三种边界条件下的临界速度,并讨论了圆柱壳复频率随运动速度以及各参数的变化规律。主要结论:量纲归一化复频率虚部随着运动速度的增加而逐渐变小,直至减为零,实部开始分支;振动频率随厚径比和环向波数的变化曲线与自由振动情况基本一致。(3)研究了变速轴向运动功能梯度圆柱壳的动力学特性。假设圆柱壳的轴向运动为变速,给出其动能和应变能,代入拉格朗日方程得到了变速轴向运动圆柱壳的离散化运动微分方程。以两端简支边界为例,分析了圆柱壳一阶复频率虚部的时频曲线,并讨论了三种边界条件下受变速影响的量纲归一化复频率随速度以及其它参数的变化规律。主要结论:圆柱壳一阶复频率虚部的周期大小不受体积分数的影响;量纲归一化复频率随速度的变化趋势与匀速运动情况保持一致,其影响仅仅提高了圆柱壳系统的临界速度。