新型材料薄窄板结构的动力学行为分析

摘要

新型材料通常是指最新研制成功或正在发展中的，满足高新技术产业发展需要的一些关键的材料。因其具有传统材料所不具备的优良性能和特定的功能，成为汽车、航天、生物、医疗等技术领域的重要物质基础材料，在人类社会发展中扮演着越来越重要的角色。本文主要列举三种应用颇为广泛的新型材料:高强度低合金钢(HighStrengthLowAlloysteel，HSLASteel)、压电材料和复合材料。
　　本文以薄窄板为研究对象，分别以高强度低合金钢、压电材料和复合材料三种新型材料为材料的组成部分，在综合考虑温度场效应、电场效应、机械载荷和几何非线性等复杂因素的情况下，基于vonKarman方程和经典非线性薄板理论，结合有限差分法、Newmark法、Newton-cotes数值积分法及迭代法，研究了具有初始挠度的高强度低合金钢薄窄板的后屈曲;含压电层薄窄板的非线性动力响应分析;热机耦合下粘弹性复合材料薄窄板的非线性动力响应分析;热机耦合下具损伤的粘弹性复合材料薄窄板的非线性动力学行为。最后，通过具体的算例，讨论和分析了几何尺寸、机械载荷、电载荷、温度幅值、损伤和粘弹性效应等因素对结构非线性动力响应的影响。
　　本论文的研究内容将丰富和完善高强度低合金钢材料、压电材料、复合材料三种新型材料以及多场耦合力学，同时为不同材料的薄窄板在工程应用时的优化设计、安全评定和试验检测等提供了一定的理论依据，具有理论指导和工程应用价值。

目录

声明

摘要

插图索引

第1章 绪论

1．1 课题的选题背景与选题意义

1．1．1 选题背景

1．1．2 选题意义

1．2 薄窄板结构的研究现状

1．2．1 薄窄板结构的后屈曲问题

1．2．2 薄窄板结构的非线性动力响应问题

1．3 论文的主要研究内容

第2章 具初始挠度的高强度低合金钢薄窄板的后屈曲分析

2．1 问题描述

2．1．1 几何方程

2．1．2 本构方程

2．1．3 非线性运动控制方程

2．2 问题求解

2．3 数值算例与讨论

2．3．1 对比算例分析

2．3．2 不同条件算例分析

2．4 本章小结

第3章 含压电层薄窄板的非线性动力响应分析

3．1 问题的提出

3．2 问题的基本方程

3．3 基本方程的求解

3．4 具体算例及讨论

3．4．1 对比算例分析

3．4．2 固支板的算例分析

3．4．3 动态载荷的算例分析

3．5 本章小结

第4章 热机耦合下粘弹性复合材料薄窄板的动力响应分析

4．1 基本方程

4．1．1 几何方程

4．1．2 本构方程

4．1．3 动力学平衡方程

4．2 求解方法

4．3 具体算例与讨论

4．3．1 对比算例分析

4．3．2 不同条件的算例分析

4．3．3 冲击载荷的算例分析

4．4 本章小结

第5章 热机耦合下具损伤的粘弹性复合材料薄窄板的非线性动力响应分析

5．1 建立具损伤的粘弹性复合材料薄窄板的力学模型

5．1．1 损伤本构关系

5．1．2 基本方程

5．1．3 损伤演化方程

5．2 力学模型的求解

5．2．1 差分格式与控制方程的处理

5．2．2 边界条件的处理

5．2．3 损伤变量的处理

5．2．4 整个问题的迭代求解

5．3 具体算例与讨论

5．3．1 对比算例分析

5．3．2 不同条件的算例分析

5．4 本章小结

总结与展望

参考文献

附录A 攻读学位期间已发表和被接收的学术论文

致谢