【摘 要】
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石墨烯及其衍生物由于其优异的力学性能、增强效果和适中的成本,已显出巨大的应用潜力。多层石墨烯叠成的石墨烯片（GPL）增强效果显著,制造成本相对较低,使其成为开发先进轻量复合材料结构的理想增强材料。若GPL均匀地分散在每一层聚合物基体中,而其重量分数按照特定的分布形式沿厚度变化,形成功能梯度石墨烯增强复合材料（FG-GPLRC）。该材料在航天、建材、电子信息、防腐涂层等领域具有很好的应用前景。本论文
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石墨烯及其衍生物由于其优异的力学性能、增强效果和适中的成本,已显出巨大的应用潜力。多层石墨烯叠成的石墨烯片（GPL）增强效果显著,制造成本相对较低,使其成为开发先进轻量复合材料结构的理想增强材料。若GPL均匀地分散在每一层聚合物基体中,而其重量分数按照特定的分布形式沿厚度变化,形成功能梯度石墨烯增强复合材料（FG-GPLRC）。该材料在航天、建材、电子信息、防腐涂层等领域具有很好的应用前景。本论文以石墨烯增强功能梯度梁、圆板为研究对象,研究了这两种结构自由振动问题,主要研究内容如下:基于Timoshenko梁、Mindlin板理论研究了沿厚度方向非均匀分布的石墨烯增强复合材料梁、圆板的自由振动。考虑石墨烯均匀分散在每一层聚合物基体中,而重量分数沿梁厚度方向呈梯度变化,采用混合率和Halpin-Tsai微观力学模型计算了该复合材料的等效物性参数。采用Hamilton原理推导获得考虑横向剪切效应的石墨烯增强功能梯度梁、圆板的动力学控制方程组,对该方程组采用微分求积法求解获得梁、圆板自由振动的固有频率。并进行参数研究获得了石墨烯片的分布形式、重量分数、几何形状和尺寸、层数和边界条件对自由振动行为的影响。结果表明,在聚合物基体中加入极少量的石墨烯作为增强材料,可以显著提高梁、圆板的固有频率。采用更大尺寸、更薄的石墨烯片和在梁的上下表面附近放置更多的石墨烯片是增强梁、圆板刚度,提高固有频率的最有效方法。
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