硬涂層梁及板復(fù)合結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)建模與分析.pdf

1、硬涂層是由金屬基和陶瓷基做成的涂層材料，主要應(yīng)用于結(jié)構(gòu)件的熱障、抗摩擦、抗腐蝕等。最近的研究發(fā)現(xiàn)，硬涂層還具有阻尼減振效果，且特別適用于對(duì)動(dòng)力裝備中的薄殼結(jié)構(gòu)（例如葉片、圓柱殼體等）進(jìn)行減振。為了有效實(shí)施硬涂層阻尼減振，需要?jiǎng)?chuàng)建硬涂層復(fù)合結(jié)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)模型來(lái)分析硬涂層的減振機(jī)理。但是，作為一種新興的減振技術(shù)，這方面的研究還很不充分。對(duì)硬涂層阻尼減振機(jī)理認(rèn)識(shí)不清已嚴(yán)重限制了硬涂層阻尼減振技術(shù)的發(fā)展。本文以涂敷硬涂層的梁及薄板為研究對(duì)象，在科

2、學(xué)引入硬涂層材料力學(xué)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，研究硬涂層復(fù)合結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)建模的方法，具體研究?jī)?nèi)容體現(xiàn)在如下四方面:
　　首先，基于復(fù)合梁理論對(duì)基礎(chǔ)激勵(lì)作用下硬涂層懸臂梁復(fù)合結(jié)構(gòu)進(jìn)行振動(dòng)特性分析。利用復(fù)模量理論，將硬涂層的參數(shù)引入到結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)方程中，建立了基礎(chǔ)激勵(lì)作用下該復(fù)合結(jié)構(gòu)的解析分析模型，并用有限元法驗(yàn)證了分析模型的正確性。繼而，基于所創(chuàng)建的模型，研究了硬涂層楊氏模量、損耗因子、厚度等參數(shù)對(duì)復(fù)合梁的動(dòng)力學(xué)特性的影響規(guī)律。
　　然后，基

3、于復(fù)合板理論對(duì)基礎(chǔ)激勵(lì)作用下硬涂層懸臂板復(fù)合結(jié)構(gòu)進(jìn)行振動(dòng)特性分析。利用復(fù)模量理論來(lái)引入硬涂層的參數(shù)，利用雙向梁函數(shù)組合法建立了基礎(chǔ)激勵(lì)作用下該復(fù)合件的拉格朗日方程，得到了求解固有特性和振動(dòng)響應(yīng)的解析表達(dá)式。用有限元法驗(yàn)證了分析模型的正確性，在此基礎(chǔ)上，用該解析模型分析了硬涂層楊氏模量、損耗因子、厚度等參數(shù)對(duì)復(fù)合板的動(dòng)力學(xué)特性的影響規(guī)律。
　　再則，硬涂層材料的力學(xué)特性參數(shù)會(huì)隨著激勵(lì)幅度的不同而發(fā)生改變，即表現(xiàn)為應(yīng)變依賴性。硬涂層材

4、料的非線性致使硬涂層復(fù)合結(jié)構(gòu)也表現(xiàn)出非線性的力學(xué)特點(diǎn)。這里在考慮硬涂層材料應(yīng)變依賴性的前提下，提出采用迭代有限元來(lái)分析硬涂層復(fù)合結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)特性的方法，確定了合理的分析流程。然后分別以硬涂層梁和硬涂層板為實(shí)例進(jìn)行了分析，并用實(shí)驗(yàn)校驗(yàn)了分析的正確性。
　　最后，同樣考慮硬涂層材料的應(yīng)變依賴性，對(duì)硬涂層懸臂梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行解析分析，創(chuàng)建了該復(fù)合梁結(jié)構(gòu)的非線性動(dòng)力學(xué)方程。進(jìn)一步，提出利用逐步迭代法和Newton-Raphson法來(lái)求解硬涂層復(fù)合