石墨烯增强复合材料功能梯度板的振动特性分析

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本文对石墨烯及其复合材料的研究背景和国内外研究现状进行了详细地介绍,阐述了当前研究人员对石墨烯复合材料板壳结构的研究方向、研究方法以及研究结果。主要研究内容为对平面内载荷条件下的石墨烯增强复合功能梯度板(GRC-FG)的振动特性进行了详细的参数研究。该板作为层合板,由沿厚度方向具有不同体积分数的分段式分布石墨烯增强层组成,并且通过扩展的Halpin-Tsai微力学模型估算了所得纳米复合材料的有效材料性能。考虑到层合板及厚板的旋转惯性和横向剪切变形对复合材料的影响很大,采用了Reddy的三阶剪切变形理论(HSDT)。根据哈密顿原理,可以得出板块的运动控制方程。板的边界条件有简支(S)、固支(C)和自由边界(F),但始终存在两个对边为简支。使用状态空间特征值方法来考虑两个相对边缘的简支板,并求解运动方程的耦合集。通过详细的参数研究,研究了石墨烯体积分数分段分布模式,板厚宽比,板长宽比和边界条件对板的振动行为的影响。和先前公开文献中的研究参数进行比较,进一步验证了本研究方法的正确性。
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