嵌入SMA纤维复合材料圆（环）板的振动和热弹性控制

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基于Brinson形状记忆合金一维热力学本构关系、复合材料混合率模型以及弹性薄板理论，建立了嵌入形状记忆合金的复合材料圆(环)板在均匀升温场内的线性振动和热过屈曲控制方程。采用打靶法研究了SMA纤维复合材料圆/环板的调和振动响应和热弹性稳定性，同时分析了嵌入SMA复合材料环板的内共振现象。主要内容包括以下几个方面： 1.基于vonKármán意义下的薄板大变形理论，研究了径向嵌入SMA纤维复合材料圆板在热屈曲前和热过屈曲后的线性振动问题。研究结果表明，激活SMA纤维后，圆板的前三阶频率在SMA纤维的马氏体逆相变温度区间可以得到不同程度的调整。周边固支圆板频率的调节作用主要发生在热屈曲之前，而对于周边简支圆板则发生在热过屈曲阶段。 2.研究了径向嵌入SMA纤维复合材料圆板的热弹性稳定性问题。采用打靶法求解非线性控制方程，绘出了圆板的热过屈曲平衡路径。结果表明，激活SMA后，可以提高周边固支圆板的屈曲临界载荷温度；而激活SMA对周边简支圆板的屈曲临界载荷的影响很小，然而在SMA相变温度区间圆板的热过屈曲变形却可以得到有效的控制。 3.在热过屈曲研究的基础上，进一步研究了主动应变能性能综合控制和主动应变能控制两种控制意义下受热载荷和机械载荷共同作用下圆板的弯曲变形控制问题。由研究结果发现，在主动应变能性能综合控制意义下，圆板基体材料的热膨胀系数对圆板弯曲控制有很大影响；比较两种控制方式后发现，后者的控制性能要比前者优越。 4.研究了分别在径向和环向两种SMA纤维嵌入方式下环板的非轴对称线性振动及其内共振问题。研究结果表明：径向嵌入SMA纤维对环向模态数比较大的振动频率影响比较小，而对环向模态数较小的振动频率影响则比较大；在环向嵌入SMA后对环板频率的影响与径向嵌入方式则正好相反。SMA的嵌入对环板的内共振影响也很大，在两种嵌入方式中，径向嵌入方式下的环板内共振又要比环向嵌入复杂，且由于SMA纤维的嵌入，本来不具备内共振特征的(S-S)支承环板，也会产生内共振现象。

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作者
郁汶山;
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作者单位

兰州理工大学;

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授予单位兰州理工大学;
学科工程力学
授予学位硕士
导师姓名李世荣,宋曦;
年度 2006
页码
总页数
原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类弹性力学;复合材料;
关键词
形状记忆合金; 振动控制; 热屈曲; 弯曲变形控制; 热弹性; 复合材料;

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