功能梯度高阶剪切梁有限元动力特性分析

来源 :广西大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:d7703679
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
功能梯度材料作为一种应现代材料科学需求的新型非均匀复合材料,其材料宏观特性可实现沿结构某一方向或多个方向连续变化。由于其特殊的材料属性,目前已在国际上引起广泛地重视和关注。通过材料的梯度设计,功能梯度材料在航空航天、生物医药、土木工程等领域展现出新的引力和应用前景。  假设材料属性沿厚度方向以幂函数形式连续变化,本文对功能梯度梁进行了有限元动力特性分析。首先,就功能梯度Timoshenko梁的C0型单元在细长梁有限元分析计算时,出现的剪切锁死问题现象,通过构造C1型单元来解决该剪切锁死问题,并分析比较了低次单元和高次单元的正确性和通用性。然后,基于高阶剪切变形梁理论(PSDBT),利用达朗贝尔原理并将其运用到虚功原理中,推导了功能梯度梁自由振动的动力平衡方程。针对功能梯度高阶剪切变形梁,导出了一种单结点四自由度高阶梁单元,建立其通用的有限元格式。基于大型有限元分析软件ABAQUS平台,研制开发相应的计算程序。在不同跨高比、材料梯度指数、单元数以及不同边界条件下,采用导出的单元分析求解了功能梯度梁自由振动的基本频率。通过与文献解析解对比,验证了功能梯度高阶剪切梁有限元格式和高阶梁单元的精确性和适用性。  最后通过算例验证,定性地给出了材料梯度指数、跨高比以及弹性模量等参数对功能梯度梁自由振动基本频率的影响规律,并分析比较了功能梯度Timoshenko梁和功能梯度高阶剪切梁在高阶频率求解时的差异性。
其他文献
三体船作为一种高性能的新船型近年来已引起造船界的兴趣,一些造船先进国家为开展这方面的研究投入了大量的人力和物力,我国在这发面起步比较晚,在该方面也开展了一定的工作并取
高空、长航时无人机因其广泛应用前景正成为国内外的研究热点。这类飞机普遍采用大展弦比布局,其非线性气动弹性问题尤为突出,非线性气动弹性分析技术成为这类飞机设计的关键技
随着微电子技术、计算机技术、嵌入式技术的高速发展及其在工程检测中的应用,新的设计理念、新的实现方式不断出现,并突破了传统工程检测系统的设计模式。新一代嵌入式非金属
电压源型高压直流输电(VSC-HVDC)是一种新型直流输电技术,具有灵活可控,易于组成多端系统等特点,是交直流混联与分布式能源并网技术的重要组成部分。VSC-HVDC系统交流侧故障时,其运行特性取决于控制器性能;为保证系统安全稳定运行,研究电网故障下VSC-HVDC系统的动态特性及保护控制策略,具有现实意义与价值。在交流侧平衡工况下,本文建立了VSC-HVDC系统稳态数学模型,推导传统PI矢量稳态
集传感器技术、嵌入式计算技术、网络技术及无线通信技术于一体的无线传感器网络是一种全新的信息获取和处理技术,它是一种新型的无基础设施的无线网络,能够协作地实时监测、感
钢管混凝土结构由于能够充分发挥钢管与混凝土两种材料的特点,且具有强度高、重量轻、抗震性能好等优点,近年来在高层建筑中得到较多应用。梁—柱连接的性能是影响结构整体性能
电力系统大量箱柜设备存在防潮难题,湿度过大给设备安全运行带来极大的危害。面对诸如变电站户外端子箱、开关柜和端子箱等内部空间狭小、对干燥程度要求较高的设备,传统除湿