功能梯度石墨烯增强复合材料旋转梁强迫振动

摘要

研究了功能梯度石墨烯增强复合材料(Functionally Graded-Graphene-Platelets-Reinforced Composite,FG-GPLRC)旋转梁的非线性强迫振动。首先采用修正Halpin-Tsai微观力学模型和混合理论得到FG-GPLRC的有效弹性模量;考虑旋转效应并引入von Kar man几何非线性假设,基于Hamilton原理建立了FG-GPLRC旋转梁的运动控制方程。然后使用Galerkin法和多尺度法求得主共振响应的渐近解析解。最后通过数值分析讨论了石墨烯片(GPLs)含量、分布方式及几何性质对旋转梁强迫振动行为的影响。结果表明:填充GPLs能够同时提高梁的线性刚度和非线性刚度,但两者对共振响应的影响是相反的,在耦合作用下梁的共振响应随着GPLs质量分数的增大而减小;旋转运动造成的离心刚化效应增加了线性刚度但不能改变非线性刚度,从而使共振响应增大。