不同高阶理论下碳纳米管增强复合材料板非线性振动分析

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碳纳米管增强复合材料(Carbon Nanotube-reinforced Composites,简称CNTRCs)是一种新型先进的非均匀复合材料,在物理、化学、信息技术、动力机械及航天航空等领域内具有极为广阔的应用前景。因此,关于该材料板结构非线性静动力学特性的研究具有非常重要的理论与应用价值。为此本文对CNTRCs的非线性动力学特性开展了相关研究。  论文首先对CNTRCs的研究背景、研究现状、研究意义与发展趋势进行了综述;其次,在考虑两种碳纳米管(CNT)分布方式,均匀分布(UD型)和功能梯度分布(Λ型)并引入CNTRCs结构的物性参数的基础上,基于连续介质理论和vonKármán型几何非线性理论,利用哈密顿变分原理建立了不同高阶剪切变形函数形式下CNTRC矩形板统一的非线性动力学控制方程,然后应用Bobnov-Galerkin法进行单模态离散法得到了四边简支CNTRC矩形板的单自由度非线性振动常微分方程。并引入无量纲参数,得到了CNTRC矩形板的无量纲非线性横向振动控制方程,并利用谐波平衡法对其进行了求解,对比分析了不同参数下几种高阶剪切变形理论的CNTRC板的非线性自由振动问题。再应用多尺度法对CNTRC板的横向非线性振动微分方程进行了二阶近似求解,得到了CNTRC板在稳态运动下的幅频响应方程。研究了CNTRC矩形板在横向简谐激励作用下的非线性主共振及稳定性问题。探讨了板的厚度、激励幅值以及CNT的体积分数等参数对不同高阶剪切变形理论下CNTRC板非线性振动特性的影响。  最后,对本文的分析进行总结,并对CNTRC板非线性动力学特性的研究方向进行了介绍。
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