本文關鍵詞：多場耦合下智能材料圓柱結構的力學行為研究

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【摘要】：智能材料是一種能感知外部環(huán)境變化,能夠判斷并適當做出反應的新型功能材料。智能材料是現(xiàn)代高技術新材料發(fā)展的重要方向之一,將支撐未來高技術的發(fā)展,它使傳統(tǒng)意義下的功能材料和結構材料之間的界線逐漸消失,實現(xiàn)材料結構功能一體化。圓柱結構是一類具有廣泛工程應用背景的構件,例如它可以作為槍管或炮管,并且還可以用來作為各種化工系統(tǒng)、鍋爐系統(tǒng)的管道。本論文選取了幾種具有代表意義的智能材料作為結構的主要材料,如:壓電材料,功能梯度材料,物理參數(shù)隨溫度改變而變化的材料等。本論文以智能材料圓筒、圓柱殼以及含熱障層的雙層結構為研究對象,綜合考慮了他們在機械荷載及多物理場(溫度場、電場和內部流體作用)作用下的結構響應問題。本論文的研究內容與創(chuàng)新工作如下:(1)在熱機耦合作用下,考慮材料粘彈性,建立了含孔隙的無限長熱塑性聚合圓筒模型,借助Laplace變換與逆變換研究了圓筒的動態(tài)響應,分析了溫度及孔隙率對熱塑性圓筒的力學性能的影響。(2)基于經典彈性力學理論,借助有限差分法、Newmark法,研究了在熱沖擊載荷作用下無限長雙層厚壁圓筒熱粘彈性動力學行為,分析討論了各參數(shù)尤其是內層隔熱材料的選取對結構強度的影響。(3)基于經典板殼理論和流體泊肅葉定律,討論了充滿流體圓柱殼在多場載荷作用下的彎曲變形問題,對結構的殼體部分和流體部分分別求得了解析解,然后著重分析了內部流體流速以及粘滯系數(shù)對結構產生的影響。(4)在前面研究的基礎上,綜合利用解析法和數(shù)值解法,分析了在多場耦合環(huán)境下有限長非均質雙層結構的靜彎曲,并通過一系列算例的分析與討論,總結出了研究對象在多物理場耦合作用下的力學響應規(guī)律,并揭示了影響結構響應的各種因素及其大小。本論文的研究工作豐富和發(fā)展了智能材料與結構力學、熱彈性力學和多場耦合力學。并將為進一步研究多場耦合下圓柱結構的力學行為以及結構優(yōu)化提供一定的理論依據(jù)。
【關鍵詞】：多場耦合 智能材料 圓柱結構 力學行為
【學位授予單位】：湖南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TB381;O342
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-14
• 符號注釋表14-16
• 第1章 緒論16-24
• 1.1 課題背景與選題意義16-18
• 1.1.1 智能材料簡介16-18
• 1.1.2 選題意義18
• 1.2 國內外相關領域研究現(xiàn)狀18-22
• 1.2.1 各類智能材料的研究現(xiàn)狀18-20
• 1.2.2 多場耦合下圓柱結構的力學問題研究現(xiàn)狀20-22
• 1.3 本論文要點及創(chuàng)新22-24
• 1.3.1 本論文的主要研究內容22
• 1.3.2 本論文的主要創(chuàng)新工作22-24
• 第2章 熱塑性圓筒結構的粘彈性力學響應24-33
• 2.1 模型的建立及熱傳導方程24-25
• 2.1.1 物性參數(shù)24-25
• 2.1.2 熱傳導方程25
• 2.2 基本方程和求解過程25-29
• 2.3 算例及結果分析29-32
• 2.4 本章小結32-33
• 第3章 熱沖擊作用下雙層厚壁圓筒的動力學行為研究33-48
• 3.1 模型的建立33-34
• 3.1.1 物性參數(shù)33-34
• 3.1.2 熱沖擊作用下溫度場的基本解34
• 3.2 圓筒基本方程和求解過程34-41
• 3.2.1 問題的基本方程34-36
• 3.2.2 問題的基本求解過程36-41
• 3.3 具體算例及討論41-47
• 3.4 本章小結47-48
• 第4章 多場耦合下充滿流體圓柱殼結構的彎曲變形問題48-68
• 4.1 基本方程的建立48-54
• 4.1.1 FGPM圓柱殼的物性參數(shù)48-49
• 4.1.2 熱傳導方程49-50
• 4.1.3 殼體的基本方程50-54
• 4.2 基本方程和求解過程54-59
• 4.2.1 結構中流體基本方程求解54-55
• 4.2.2 殼體部分基本方程求解55-59
• 4.3 具體算例和數(shù)值結果59-67
• 4.4 本章小結67-68
• 第5章 多場耦合下有限長非均質雙層結構的靜彎曲68-83
• 5.1 模型的建立及熱傳導方程68-70
• 5.1.1 物性參數(shù)68-69
• 5.1.2 熱傳導方程69-70
• 5.2 基本方程和求解過程70-76
• 5.2.1 內層圓筒的基本方程70-72
• 5.2.2 外層圓柱殼的基本方程72-73
• 5.2.3 內層圓筒基本方程的求解73-76
• 5.3 具體算例及討論76-82
• 5.4 本章小結82-83
• 總結與展望83-85
• 參考文獻85-95
• 致謝95-96
• 附錄A 攻讀學位期間已發(fā)表和被接收的學術論文96-97
• 附錄B 對式(2.19)進行Laplace逆變換得到靜態(tài)解u_s的過程97-99
• 附錄C 方程組(5.29)中的各項系數(shù)99

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本文編號：973624