湿热环境下复合材料细长柱受轴向冲击荷载的动力屈曲研究

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复合材料细长柱作为一种受轴向压缩作用的细长工程部件,在航空航天、建筑、桥梁等工程结构之中扮演着重要的角色。该结构在使用的过程中除了受湿热因素影响外,也经常受到外来物冲击影响。使得研究该类结构在湿热环境与冲击荷载联合作用下的动力学行为具有学术理论和工程意义。本文主要研究复合材料细长柱在湿热及冲击荷载共同作用下结构的动力屈曲问题。第1章介绍本文的研究背景及意义,总结了国内外对金属及复合材料柱在冲击荷载作用下的研究现状,重点分析了复合材料柱在湿热环境与冲击荷载联合作用下国内外的研究现状。第2章和第3章基于单层材料的本构关系、经典层合板理论及Euler-Bernoulli梁理论建立了复合材料柱轴向及横向耦合振动控制方程。利用Laplace变换得到轴向位移解析解,并将该解析解代入横向振动控制方程,通过Galerkin法对横向振动控制方程进行离散,得到横向振动频率的特征方程。最后利用数值方法研究了冲击质量、速度,结构长度、截面直径,铺层角等因数对结构动力屈曲及冲击质量块与结构接触时间的影响。第4章和第5章在引入湿、热因数的基础上,基于湿热环境下单层材料的本构关系、经典层合板理论及Euler-Bernoulli梁理论建立了复合材料柱轴向及横向耦合振动控制方程。同理,利用Laplace变换得到湿热因数影响下轴向位移解析解,并将该解析解代入横向振动控制方程,通过Galerkin法对横向振动控制方程进行离散,得到横向振动频率的特征方程。最后利用数值方法研究了温度、湿度,温度、湿度及冲击速度联合作用,冲击质量、速度,结构长度、截面直径,铺层角等因数对结构动力屈曲及冲击质量块与结构接触时间的影响。
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