非對稱鋪設(shè)SMA層的復(fù)合材料梁在熱荷載作用下的力學(xué)行為.pdf

1、本文采用理論分析和數(shù)值計(jì)算相結(jié)合的方法，研究了非對稱鋪設(shè)形狀記憶合金（SMA）層的復(fù)合材料梁的熱彎曲、熱過屈曲以及屈曲前后在構(gòu)形附近的小振幅自由振動(dòng)問題。主要討論了在主動(dòng)應(yīng)變能調(diào)節(jié)方式（ASET）下如何實(shí)現(xiàn)對梁的彎曲、屈曲變形控制和屈曲前后的振動(dòng)控制。主要內(nèi)容包括如下： 首先介紹了SMA的物理特性、相變過程和本構(gòu)模型，并基于形狀記憶合金B(yǎng)rinson—維熱力學(xué)本構(gòu)模型，推導(dǎo)并給出了SMA受限回復(fù)時(shí)恢復(fù)應(yīng)力的線性化表達(dá)式。

2、 其次，基于形狀記憶合金的Brinson本構(gòu)關(guān)系和軸線可伸長梁的精確幾何非線性理論，建立了非對稱鋪設(shè)形狀記憶合金層的復(fù)合材料梁在熱荷載作用下的變形、屈曲和線性振動(dòng)問題的控制方程。 第三，應(yīng)用打靶法對變形方程進(jìn)行了數(shù)值求解，分別獲得了均勻加熱情況下SMA復(fù)合材料梁在兩端不可移簡支、兩端固支、一端簡支一端固支三種不同邊界條件下的熱變形響應(yīng)，給出了相應(yīng)的平衡路徑和平衡構(gòu)形。結(jié)果表明，對于兩端簡支和一端簡支一端固支邊界條件梁，由于梁的橫

3、向非均勻性，使得梁在加熱開始就存在拉—彎耦合，會(huì)發(fā)生由熱彎曲引起的變形。觀察平衡路徑的曲線，可以發(fā)現(xiàn)其過程分為三段，分別對應(yīng)著SMA相變開始前，相變過程中和相變結(jié)束后三個(gè)階段。對于兩端固支的梁其平衡路徑及屈曲構(gòu)形與均勻嵌入SMA纖維的梁，表現(xiàn)出近似的力學(xué)行為。 最后，應(yīng)用打靶法對振動(dòng)方程進(jìn)行了數(shù)值求解，分別獲得了兩端固支和兩端不可移簡支邊界條件下梁的自由振動(dòng)的頻率隨溫度的變化曲線。結(jié)果表明，對于兩端固支邊界條件，增加SMA層的厚