功能梯度多孔材料结构的非线性力学行为

摘要

本文研究了两种密度梯度分布模式（对称结构Model I和非对称Model II）下，功能梯度多孔材料结构（梁和圆板）的非线性力学行为，并详细讨论了材料的密度梯度性质、边界条件和机械载荷等因素对结构弯曲、屈曲以及过屈曲等力学行为的影响。主要工作有：
　　1）采用解析方法研究了功能梯度多孔材料梁的非线性力学行为。首先分别基于经典梁理论、一阶剪切变形梁理论以及物理中面的概念，利用能量法推导出热载荷或横向和轴向载荷作用下功能梯度多孔材料梁非线性静态响应的控制方程，然后直接求解该方程得到问题闭合形式的解析解。通过所得解析解，具体分析了加紧和简支两种边界条件下，孔隙率、密度分布模式、细长比和外载荷对梁弯曲、屈曲以及过屈曲行为的影响。结果表明：热载荷作用下，两端夹紧和两端简支功能梯度梁的变形行为完全不同；孔隙率以及密度分布模式均对梁的弯曲和过屈曲有显著的影响；细长比的的增加使得横向剪切变形的影响减弱，从而经典梁的无量纲临界屈曲载荷高于剪切变形梁，其挠度则小于剪切变形梁。
　　2）采用打靶方法数值地研究了功能梯度多孔材料圆板的非线性力学行为。基于经典板理论，利用能量法推导出横向和径向均布载荷作用下功能梯度多孔材料圆板非线性静态响应的控制方程，然后通过打靶法数值地求解所得控制方程。具体分析了夹紧和简支两种边界条件下，孔隙率、密度分布模式、外载荷对轴对称圆板弯曲、屈曲行为的影响。结果表明：孔隙率和密度分布模式均对圆板的弯曲和过屈曲有显著的影响；合理的密度分布模式及恰当的孔隙率选取，能有效的提高梁和圆板的力学性能。

目录

声明

第 1 章 绪论

1.1 泡沫金属材料简介

1.2 国内外研究现状

1.3 打靶方法

1.4 功能梯度多孔材料结构的模型建立

1.5 本文主要内容

第 2 章 功能梯度多孔材料梁的非线性力学行为

2.1 非均匀热载荷作用下功能梯度梁的非线性静态响应

2.2 经典梁理论下功能梯度多孔材料梁的非线性力学行为

2.3 剪切梁理论下功能梯度多孔材料梁的非线性力学行为

2.4 本章小结

第 3章 功能梯度多孔材料圆板的非线性力学行为

3.1 基本方程

3.2 打靶法过程

3.3 数值结果分析与讨论

3.4 本章小结

第 4章 结论与展望

4.1 本文结论

4.2 未来展望

参考文献

致谢

附 录 A 攻读硕士学位期间的论文成果

附 录 B