壓電復(fù)合材料圓柱殼在機(jī)械、熱和電場載荷下的層間應(yīng)力研究.pdf

1、復(fù)合材料具有重量輕、強(qiáng)度高、加工成型方便、彈性優(yōu)良、耐化學(xué)腐蝕和耐候性好等特點，已逐步取代木材及金屬合金，廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車、電子電氣、建筑、健身器材等領(lǐng)域。壓電材料利用其正逆壓電效應(yīng)可以制造智能換能器件，在智能材料體系中具有十分重要的地位，引起國內(nèi)外廣泛關(guān)注，但其力學(xué)性能較差、脆性大、難于加工。將壓電材料和復(fù)合材料結(jié)合起來的壓電復(fù)合材料綜合兩方面的優(yōu)點，在醫(yī)療、傳感、測量、控制等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，比如在電子技術(shù)中利用壓電復(fù)合材

2、料制作各種敏感和傳感器件，在飛行器控制中利用壓電材料制造自適應(yīng)機(jī)翼等。
　　本文主要介紹機(jī)械、熱和電場載荷對兩端簡支或固支條件下壓電復(fù)合材料圓柱殼層間應(yīng)力影響的理論解析方法和數(shù)值模擬計算，第一部分是理論推導(dǎo)和解析方法，首先利用正交各向異性彈性理論獲得單獨壓電層或纖維增強(qiáng)層用未確定常數(shù)表示的通用解，其中纖維層增強(qiáng)方向和鋪層形式可以是任意的。然后應(yīng)用層間應(yīng)力和位移連續(xù)性條件、壓電復(fù)合材料圓柱殼內(nèi)外表面壓力邊界條件和兩端支撐邊界條件可以

3、求出通用形式解中的未知常數(shù)。因此能夠獲得壓電復(fù)合材料圓柱殼層間應(yīng)力的精確解。除了壓電效應(yīng)外，討論了熱效應(yīng)和±θ角鋪層的影響，并預(yù)測各種條件組合情況下的層間應(yīng)力。結(jié)果顯示壓電效應(yīng)可以用來減少層間應(yīng)力。
　　第二部分是算例求解，按照理論解析解表達(dá)公式利用For tran編程求解各種算例，得到不同情況下的應(yīng)力和位移曲線，并作相應(yīng)的分析和討論。
　　第三部分是仿真模擬，利用ANSYS14.5建立有限元模型，施加各種邊界條件和載荷，得