基于動力縮聚法的變物性功能梯度梁熱模態(tài)分析.pdf

1、在任何結構體系中，大到幾百米甚至幾十千米不等的橋梁體系，小到只有幾毫米的車輛防撞梁，梁結構都是結構中不可或缺的重要構件之一。目前，功能梯度材料（Functionally Graded Material，簡稱FGM）憑借其優(yōu)良的耐熱沖擊、耐腐蝕、抗氧化以及耐磨性能，備受研究者的青睞。為了滿足不同結構對梁特殊性能的要求，FGM梁的研究探索儼然已成為當今梁結構的一個發(fā)展趨勢。
　　本文基于小變形幾何非線性理論和動力縮聚法對變物性Al11

2、00和ZrO2兩種材料組成的FGM梁進行熱模態(tài)分析。首先根據有限元法推導FEM梁的有限元方程，再通過動力縮聚法減小計算量;然后將動力縮聚得到的結果分別和有限元法結果以及解析法精確解進行誤差分析，證明本文中采用的動力縮聚法的正確性以及計算精度;最后，分析了不同組分分布系數、孔隙率控制參數對變物性FGM梁在不同溫度以及不同位移邊界條件下固有頻率的變化規(guī)律。主要探究了組分、孔隙率、以及位移邊界條件和溫度對梁固有頻率的影響。溫度一定時，隨著組分

3、參數的增大，FGM梁的固有頻率也增大，這是由于隨著組分參數的增大，梁中ZrO2的成分隨之增大，從而增大了梁的剛度;隨著孔隙率控制系數的增大，FGM梁的固有頻率隨之增大，說明孔隙率控制系數對密度的敏感程度比對剛度的敏感程度高。組分參數和孔隙率控制系數一定時，梁固有頻率均隨溫度的升高呈下降趨勢，這是因為梁內熱應力減小了梁的剛度，導致其固有頻率的下降。對FGM梁的熱模態(tài)分析為FGM梁的動力學分析提供了理論基礎，為FGM梁的工程應用提供了參考價