热环境中功能梯度圆板的非线性动力响应分析

张志强, 胡宇达

张志强, 胡宇达. 热环境中功能梯度圆板的非线性动力响应分析[J]. 复合材料学报, 2011, 28(6): 237-244. DOI: CNKI:11-1801/TB.20110720.1422.029
引用本文: 张志强, 胡宇达. 热环境中功能梯度圆板的非线性动力响应分析[J]. 复合材料学报, 2011, 28(6): 237-244. DOI: CNKI:11-1801/TB.20110720.1422.029
ZHANG Zhiqiang, HU Yuda. Nonlinear dynamic response of circular functionally graded plate in thermal environment[J]. Acta Materiae Compositae Sinica, 2011, 28(6): 237-244. DOI: CNKI:11-1801/TB.20110720.1422.029
Citation: ZHANG Zhiqiang, HU Yuda. Nonlinear dynamic response of circular functionally graded plate in thermal environment[J]. Acta Materiae Compositae Sinica, 2011, 28(6): 237-244. DOI: CNKI:11-1801/TB.20110720.1422.029

热环境中功能梯度圆板的非线性动力响应分析

基金项目: 河北省自然科学基金(E2010001254)
详细信息
    通讯作者:

    胡宇达, 教授, 主要研究领域: 复合材料结构动力学、电磁固体力学 E-mail: huyuda03@163.com

  • 中图分类号: TB333; O322

Nonlinear dynamic response of circular functionally graded plate in thermal environment

  • 摘要: 研究了热环境中功能梯度圆板在横向简谐激励作用下的非线性动力响应和动应力问题。针对陶瓷-金属功能梯度圆板, 考虑几何非线性、材料物理性质参数随温度变化及材料组分沿厚度方向按幂律分布的情况, 应用虚功原理给出了热载荷与横向简谐载荷共同作用下的非线性振动偏微分方程。在固支无滑动的边界条件下, 利用伽辽金法得到了达芬型非线性强迫振动方程。通过数值算例, 给出了关于体积分数指数的分岔图, 相图、Poincare映射等响应图以及动应力变化规律图, 讨论了材料体积分数指数和温度场对功能梯度圆板非线性动力响应的影响。结果表明: 热环境中功能梯度圆板随体积分数指数的变化可使系统出现周期响应、倍周期响应和混沌响应。功能梯度圆板中心处动应力在系统发生分岔或出现混沌响应时出现大幅变化, 而且在混沌响应时具有不可预测性。
    Abstract: The nonlinear dynamic responses and the dynamic stress of a circular plate in thermal environment were studied. The effect of geometric nonlinearity and temperature-dependent material properties were both taken into account. The material properties of the functionally graded plate were assumed to vary continuously through the thickness according to a power law distribution of the volume fraction of the constituents. Using the principle of virtual work, the nonlinear partial differential equations of functionally graded plate subjected to transverse harmonic excitation and thermal loads were derived. For the circular plate with clamped immovable edge, the Duffing nonlinear forced vibration equation was deduced by using Galerkin method. Through the numerical example given in the paper, the bifurcation diagram for material's volume fraction index, phasepotrait, Poincare map and the dynamic stress variation were plotted. Besides, the influences of materials volume fraction index and thermal loads on the nonlinear dynamic response of functionally graded plate were discussed. The results show that periodic, multiplier periodic and chaotic motions exist for the functionally graded plate with the change of the volume fraction index. The dynamic stress at the center of the circular plate varies sharply when the system appears bifurcation or chaos and becomes unpredictable when the system appears chaotic motions.
  • 期刊类型引用(16)

    1. 康文旭,马润山,崔泽云,范晋平. Al-5Ti-1B与Y复合添加对铸造Mg-5Al-5Si合金的影响. 太原理工大学学报. 2024(03): 474-482 . 百度学术
    2. 于兵,黄海涛,张全军,闫奇操,康佳,刘玉宝. 熔盐电解法制备Y-Ni合金的研究. 稀土. 2021(01): 81-86 . 百度学术
    3. 杜阳,索忠源,姜峰,景卫,郭兆东,付星. 磷变质处理对Al-12.68Mg-7.32Si合金组织和力学性能的影响. 铸造. 2021(08): 928-932 . 百度学术
    4. 李英民,马鸣檀,任玉艳,刘桐宇. 稀土La掺杂Mg_2Si的几何结构、弹性性能和电子结构的第一性原理研究. 材料工程. 2020(04): 100-107 . 百度学术
    5. 黄睿,韦双颖,王成毓,王砥,李坚. 硅烷改性铽配合物修饰木质基材料的耐光老化性能. 林业工程学报. 2020(05): 35-39 . 百度学术
    6. 张连腾,陈乐平,周全. 超声-合金化处理对Mg-9Al-3Si合金组织及性能的影响. 特种铸造及有色合金. 2019(09): 1028-1032 . 百度学术
    7. 张连腾,陈乐平,周全. Sr、Y复合变质对Mg-9Al-3Si合金凝固组织及力学性能影响. 特种铸造及有色合金. 2019(11): 1268-1272 . 百度学术
    8. 李安澜,高岩,吴闯,贺海升. 压力对金属化合物Mg_2Si光学性能影响的第一性原理研究. 河南科技. 2019(29): 135-137 . 百度学术
    9. 任玉艳,胡皓,李英民,陈圣元. Ce对Al-15%Mg_2Si复合材料组织和性能的影响. 沈阳工业大学学报. 2018(01): 30-36 . 百度学术
    10. 于小健,宁萌,刘书明,张献,浦晨晔,卢雅琳. T6热处理工艺对Al-7Si-0.3Mg-0.3Y合金组织和性能的影响. 有色金属工程. 2018(02): 1-5+38 . 百度学术
    11. 刘桐宇,李英民,任玉艳. Al-15%Mg_2Si复合材料中二元相的研究. 稀有金属材料与工程. 2017(10): 2870-2876 . 百度学术
    12. 柏世梅,尧军平,刘辉,廖露亮,孙众. 稀土Er和Ce复合改性对过共晶Mg-Si合金组织与性能的影响. 复合材料学报. 2017(06): 1300-1307 . 本站查看
    13. 王芳芳,徐青景,王砥,李坚. 改性芳香二酰基稀土配合物制备木质基发光材料及其性能. 林产化学与工业. 2017(02): 101-107 . 百度学术
    14. 崔策,尧军平,张磊,孙众. Er对原位自生Mg_2Si/AZ91复合材料组织和性能影响. 特种铸造及有色合金. 2017(11): 1238-1241 . 百度学术
    15. 任玉艳,刘桐宇,李英民. Mg_2Si金属间化合物的结构稳定性, 热力学和力学性能的第一性原理计算. 中国科学:物理学 力学 天文学. 2016(08): 26-33 . 百度学术
    16. 曾会华,徐庆华. Mg_2Si/Al自生复合材料的组织与力学性能研究. 铸造技术. 2016(08): 1582-1584+1594 . 百度学术

    其他类型引用(14)

计量
  • 文章访问数:  1332
  • HTML全文浏览量:  78
  • PDF下载量:  1111
  • 被引次数: 30
出版历程
  • 收稿日期:  2010-11-18
  • 修回日期:  2011-03-16
  • 刊出日期:  2011-12-14

目录

    /

    返回文章
    返回