层合曲梁耦合振动翘曲效应的敏感性分析

来源 :华北水利水电大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jiangyubojs
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复合材料层合曲梁结构因其优美的流线造型和高强度、高刚度、轻量化、抗疲劳、耐高温等优良力学性能,被广泛的应用于各种工程领域。在工程实际中,曲梁不可避免地要受到动荷载的作用,其在动荷载作用下振动时的受力情况和表现与静荷载作用时有很大差别,这是曲梁设计中必须要考虑的问题。在目前已有的研究中,大部分仅仅考虑了转动惯量、轴向和横向剪切变形中的一种或几种,很少见到在其运动微分方程中计及横截面翘曲变形的影响。本文研究了翘曲效应对三种复合材料矩形截面对称层合梁(包括直梁、平面曲梁与空间曲梁)自由振动的影响。具体工作为:1、在传统梁理论的基础上推导出这三种层合梁的运动微分方程并求解,其中加入了广义翘曲坐标与广义翘曲力矩两个变量,方程因此表现出很强的刚性,求解过程非常困难。2、总结三种层合梁的固有频率以及翘曲效应随着各种参数(包括几何参数与材料参数)变化的规律,以及哪些工况下必须要考虑翘曲效应。3、对比已有的翘曲效应对单向复合材料梁及各向同性材料梁的研究结果,探寻其中可能存在的一些规律。通过本文研究发现:1、翘曲效应对复合材料矩形截面对称层合梁在某些工况下影响比较大,不能忽略其带来的影响;2、研究对象轴线越复杂(由直线到平面曲线再到空间曲线),翘曲效应越不能被忽视;3、随着材料各向异性增强(由各向同性材料到单向复合材料再到对称层合复合材料),翘曲效应的影响也在逐渐增强。
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